Title:
SCHERGESCHWINDIGKEITSBILDGEBUNG UNTER VERWENDUNG VON KO-HÄRENZ
Kind Code:
A1


Abstract:

Um das Signal-Rausch-Verhältnis für Verlagerungen zu erhöhen, die verwendet werden, um die Schergeschwindigkeit in Patientengewebe zu schätzen (44), wird konstruktive Interferenz von mehreren Scherwellen verwendet. Durch das Senden (32) akustischer Strahlungskraftimpulse, die an unterschiedlichen Orten fokussiert sind, können die resultierenden Scherwellen in einer Region von Interesse konstruktiv interferieren. Diese konstruktive Interferenz verursacht eine größere Verlagerungsamplitude. Der Ort dieser leichter detektierbaren (42) größeren Interferenz und die zeitliche Differenz der gesendeten akustischen Strahlungskraftimpulse werden verwendet, um die Scherwellengeschwindigkeit für das Gewebe abzuschätzen (44). embedded image




Inventors:
Labyed, Yassin, Wash. (Maple Valley, US)
Fan, Liexiang, Wash. (Sammamish, US)
Application Number:
DE102018200655A
Publication Date:
07/26/2018
Filing Date:
01/16/2018
Assignee:
SIEMENS MEDICAL SOLUTIONS USA, INC. (Pa., Malvern, US)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Bals & Vogel Patentanwälte, 80331, München, DE
Claims:
Verfahren zur Schergeschwindigkeitsbildgebung mit einem Ultraschallscanner, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Senden (32) erster und zweiter akustischer Strahlungskraftimpulse von einem Wandler des Ultraschallscanners zu gegenüberliegenden Seiten einer Region von Interesse von Gewebe eines Patienten und zeitlich getrennt um einen ersten Betrag, wobei erste und zweite Scherwellen auf den gegenüberliegenden Seiten aufgrund der ersten und zweiten Strahlungskraftimpulse erzeugt werden;
- wiederholtes Scannen (34) durch den Ultraschallscanner der Region von Interesse mit Ultraschall, während sich die ersten und die zweiten Scherwellen in der Region von Interesse ausbreiten;
- Detektieren (42) eines Ortes einer größeren Verlagerung in der Region von Interesse aufgrund der Kohärenz der ersten und zweiten Scherwellen an dem Ort, wobei der Ort aus Daten bestimmt wird, die durch das Scannen (34) erhalten werden;
- Berechnen (44) einer Scherwellengeschwindigkeit des Gewebes als eine Funktion der ersten Zeitdauer und des Ortes; und
- Erzeugen (46) eines Bildes der Scherwellengeschwindigkeit des Gewebes des Patienten.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Senden (32) das Senden (32) der ersten und zweiten akustischen Strahlungskraftimpulse in einem gleichen Abstand von einem Zentrum der Region von Interesse auf die gegenüberliegenden Seiten umfasst.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Senden (32) das Senden (32) mit den ersten und zweiten akustischen Strahlungskraftimpulsen mit der gleichen Mittenfrequenz umfasst.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Detektieren (42) des Ortes das Detektieren (42) von seitlichen Verteilungen von Verlagerungen entlang der Region von Interesse zu unterschiedlichen Zeiten und das Finden des Ortes als eine maximale Verlagerung der seitlichen Verteilungen umfasst.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Detektieren (42) des Ortes das Detektieren (42) einer Änderung der Position von einem Zentrum der Region von Interesse umfasst.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Detektieren (42) das Detektieren (42) des Ortes mit der größten Kohärenz der ersten und zweiten Scherwellen umfasst.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen (44) der Scherwellengeschwindigkeit das Berechnen (44) der Scherwellengeschwindigkeit als zweimal ein Abstand des Ortes von einem Zentrum der Region von Interesse, geteilt durch die erste Dauer umfasst.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Senden (32) das Senden (32) mit Brennpunkten in einer Tiefe größer als 8 cm umfasst, wobei das Detektieren (42) des Ortes das Detektieren (42) des Ortes in der Tiefe größer als 8 cm umfasst, und das Berechnen (44) das Berechnen (44) der Scherwellengeschwindigkeit in der Tiefe größer als 8 cm umfasst.

Verfahren zur Schergeschwindigkeitsbildgebung mit einem Ultraschallscanner, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Detektieren (40) von Verlagerungen als eine Funktion von Orten für unterschiedliche Zeiten, wobei die Verlagerungen auf eine Vielzahl von Scherwellen reagieren, die durch eine Vielzahl von Druckimpulsen erzeugt werden, die zu unterschiedlichen Brennpunkten gesendet werden;
- Bestimmen (42) einer Position zur konstruktiven Interferenz der Scherwellen, basierend auf den Verlagerungen;
- Berechnen (44) einer Scherwellengeschwindigkeit, basierend auf der Position der konstruktiven Interferenz relativ zu den unterschiedlichen Brennpunkten und einer Zeitdifferenz zwischen den Druckimpulsen; und
- Erzeugen (46) einer Ausgabe der Scherwellengeschwindigkeit.

Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend:
- Senden (32) der Druckimpulse zu den unterschiedlichen Brennpunkten in einer Sequenz, getrennt durch die Zeitdifferenz, wobei die unterschiedlichen Brennpunkte auf gegenüberliegenden Seiten der Position sind.

Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestimmen (42) das Bestimmen der Position als den Ort der Orte umfasst, an denen ein Maximum der Verlagerungen auftritt.

Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Berechnen (44) das Berechnen (44) der Scherwellengeschwindigkeit als eine Funktion einer Differenz der Position von einem Zentrum zwischen Brennpunkten, geteilt durch die Zeitdifferenz umfasst.

System zur Schergeschwindigkeitsbildgebung, wobei das System umfasst:
- einen Sendestrahlformer (12), der konfiguriert ist, um erste und zweite Impulse zu unterschiedlichen Zeiten an unterschiedliche Orte relativ zum Gewebe eines Patienten zu senden;
- einen Empfangsstrahlformer (16), der konfiguriert ist, um Signale von dem Scannen (34) nach den unterschiedlichen Zeiten zu empfangen;
- ein Prozessor (18), der konfiguriert ist, um aus den Signalen eine Schergeschwindigkeit in dem Gewebe zu bestimmen, basierend auf einer Ortsdifferenz einer größten Amplitude von Scherwellen, die auf die ersten und zweiten Impulse von einem halben Wegpunkt zwischen den unterschiedlichen Orten reagieren, und einer Differenz der unterschiedlichen Zeiten; und
- eine Anzeige (20), die konfiguriert ist, um die Geschwindigkeit auszugeben.

System nach Anspruch 13, wobei der Prozessor (18) konfiguriert ist, um die Verlagerung als eine Funktion des Ortes zu unterschiedlichen Zeiten zu bestimmen, wobei der Ort der größten Amplitude der Ort der Größten der Verlagerungen ist.

System nach Anspruch 13, wobei der Prozessor (18) konfiguriert ist, um die Geschwindigkeit als zweimal der Ortsdifferenz von dem halben Wegpunkt dividiert durch die Differenz der unterschiedlichen Zeiten zu bestimmen.

Description:
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegenden Ausführungsformen beziehen sich auf die Schergeschwindigkeitsbildgebung. Die Schergeschwindigkeit des Gewebes kann diagnostisch nützlich sein, wobei Ultraschall verwendet wird, um die Schergeschwindigkeit eines Gewebes eines Patienten zu schätzen. Durch das Senden eines akustischen Strahlungskraftimpulses (ARFI) wird eine Scherwelle am ARFI-Brennpunkt erzeugt. Durch Ultraschallscannen wird die Ausbreitung der Scherwelle überwacht. Die Zeitzu-Spitze-Verlagerung in einem Abstand von dem Ursprung der Scherwelle wird verwendet, um die Geschwindigkeit der Scherwelle in dem Gewebe zu bestimmen.

Die Penetration ist ein Problem bei der Scherwellengeschwindigkeitsbildgebung. Die Dämpfung des akustischen Druckimpulses (d. h. ARFI) und die Sicherheitsgrenzen für die Ultraschallleistung führen zu schwächeren Druckimpulsen in tieferen Tiefen. Das Signal-Rausch-Verhältnis kann dazu führen, dass keine präzise Geschwindigkeitsschätzung erhalten wird. Die geschätzten Schergeschwindigkeitswerte werden unzuverlässig. Selbst in flacheren Tiefen kann das Signal-Rausch-Verhältnis zu einer geringeren Zuverlässigkeit der Schätzung führen, insbesondere für steifes Gewebe (z. B. fibrotische Leber).

ZUSAMMENFASSUNG

Als einleitende Beschreibung umfassen die nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen Verfahren, computerlesbare Speichermedien mit Anweisungen und Systeme für die Schergeschwindigkeitsbildgebung. Um das Signal-Rausch-Verhältnis für Verlagerungen zu erhöhen, die zur Schätzung der Schergeschwindigkeit verwendet werden, wird konstruktive Interferenz von mehreren Scherwellen verwendet. Durch das Senden von ARFI, die an unterschiedlichen Orten fokussiert sind, können die resultierenden Scherwellen konstruktiv in einer Region von Interesse interferieren. Diese konstruktive Interferenz verursacht eine größere Verlagerungsamplitude. Der Ort dieser leichter detektierbaren größeren Interferenz und die Zeitdifferenz der gesendeten ARFIs werden verwendet, um die Scherwellengeschwindigkeit für das Gewebe zu schätzen.

In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Schergeschwindigkeitsbildgebung mit einem Ultraschallscanner vorgesehen. Erste und zweite akustische Strahlungskraftimpulse werden von einem Wandler des Ultraschallscanners zu gegenüberliegenden Seiten einer Region von Interesse vom Gewebe eines Patienten gesendet und zeitlich um einen ersten Betrag getrennt. Erste und zweite Scherwellen werden auf den gegenüberliegenden Seiten aufgrund der ersten und zweiten akustischen Strahlungskraftimpulse erzeugt. Der Ultraschallscanner scannt wiederholt die Region von Interesse mit Ultraschall, während sich die ersten und die zweiten Scherwellen in der Region von Interesse ausbreiten. Ein Ort einer größeren Verlagerung in der Region von Interesse aufgrund der Kohärenz der ersten und zweiten Scherwellen an dem Ort wird detektiert. Der Ort wird aus Daten bestimmt, die durch das Scannen erhalten werden. Eine Scherwellengeschwindigkeit des Gewebes wird als eine Funktion der ersten Zeitdauer und des Ortes berechnet. Ein Bild der Scherwellengeschwindigkeit des Gewebes des Patienten wird erzeugt.

In einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Schergeschwindigkeitsbildgebung mit einem Ultraschallscanner vorgesehen. Verlagerungen werden als Funktion von Orten für unterschiedliche Zeiten detektiert. Die Verlagerungen reagieren auf eine Vielzahl von Scherwellen, die durch eine Vielzahl von Druckimpulsen erzeugt werden, die zu unterschiedlichen Brennpunkten gesendet werden. Eine Position für eine konstruktive Interferenz der Scherwellen wird basierend auf den Verlagerungen bestimmt. Eine Scherwellengeschwindigkeit wird basierend auf der Position der konstruktiven Interferenz relativ zu den unterschiedlichen Brennpunkten und einer Zeitdifferenz zwischen den Druckimpulsen berechnet. Eine Ausgabe der Scherwellengeschwindigkeit wird erzeugt.

In einem dritten Aspekt wird ein System zur Schergeschwindigkeitsbildgebung vorgesehen. Ein Sendestrahlformer ist so konfiguriert, dass er erste und zweite Impulse zu unterschiedlichen Zeiten an unterschiedliche Orte relativ zum Gewebe eines Patienten sendet. Ein Empfangsstrahlformer ist konfiguriert, Signale von dem Scannen nach den unterschiedlichen Zeiten zu empfangen. Ein Prozessor ist konfiguriert, um aus den Signalen eine Schergeschwindigkeit in dem Gewebe zu bestimmen, basierend auf einer Ortsdifferenz einer größten Amplitude von Scherwellen, die auf die ersten und zweiten Impulse von einem halben Wegpunkt zwischen den unterschiedlichen Orten reagieren, und einer Differenz der unterschiedlichen Zeiten. Eine Anzeige ist konfiguriert, um die Geschwindigkeit auszugeben.

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 Vorteile der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen diskutiert und können später unabhängig oder in Kombination beansprucht werden.

Figurenliste

Die Komponenten und die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, wobei die Betonung stattdessen auf der Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung liegt. In den Figuren bezeichnen weiterhin gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den unterschiedlichen Ansichten.

  • 1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Schergeschwindigkeitsbildgebung mit einem Ultraschallscanner;
  • 2 zeigt eine beispielhafte räumliche und zeitliche Sendeverteilung zum Detektieren einer konstruktiven Interferenz von mehreren Scherwellen;
  • 3 zeigt eine beispielhafte Verlagerungsabbildung für eine Geweberegion mit konstruktiver Interferenz von mehreren Scherwellen;
  • 4 zeigt ein Beispiel von seitlichen Verlagerungsprofilen für unterschiedliche Zeiten in einer Region von Interesse; und
  • 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems zur Schergeschwindigkeitsbildgebung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER FIGUREN UND DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Schergeschwindigkeitsbildgebung verwendet die Kohärenz von Scherwellen, um das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) zu erhöhen. Um die Scherwellengeschwindigkeit abzuschätzen, wird eine konstruktive Interferenz von Scherwellen von mehreren ARFI-Druckimpulsen verwendet. Beispielsweise wird die Scherwellengeschwindigkeit unter Verwendung der konstruktiven Interferenz der Wellen abgeschätzt, die sich aus zwei Druckimpulsen auf unterschiedlichen Seiten der Region von Interesse (ROI) ergeben. Die großen Gewebeverlagerungen am Ort der konstruktiven Interferenz führen zu einem hohen SNR, das die Erfolgsrate der Scherwellengeschwindigkeitsmessungen, insbesondere in großen Tiefen, verbessert.

In einer Ausführungsform werden zwei ARFI-Druckimpulse, einer auf jeder Seite der ROI, gesendet. Die beiden Druckimpulse sind zeitlich um Δt getrennt und haben einen gleichen Abstand von einem Zentrum der ROI. Die Scherwellen von den zwei ARFI-Druckimpulsen erzeugen ein Interferenzmuster. An einem Ort in der Entfernung Δx von dem Zentrum der ROI interferieren die zwei Wellen konstruktiv (d. h., sie summieren sich kohärent), was zu einer hohen Verlagerungsstärke führt. Der Ort wird mittels Ultraschallscannen detektiert. Die Scherwellengeschwindigkeit wird aus Δx und Δt geschätzt. Der Prozess kann für unterschiedliche Regionen wiederholt werden, um die Verteilung der Scherwellengeschwindigkeit in dem Gewebe von Interesse zu zeigen.

1 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Schergeschwindigkeitsbildgebung mit einem Ultraschallscanner. Mehrere Scherwellen werden erzeugt und interferieren konstruktiv. Die konstruktive Interferenz verursacht eine größere Verlagerung, die zu einem größeren SNR führt, als wenn nur eine Scherwelle verwendet werden würde. Der Ort der konstruktiven Interferenz wird mittels Ultraschallscans detektiert. Dieser Ort kann verwendet werden, um die Scherwellengeschwindigkeit in dem Gewebe abzuschätzen. Zum Abschätzen der Schergeschwindigkeit in größeren Tiefen (z. B. größer als 5 cm, 6 cm oder 8 cm) ist die Schergeschwindigkeitsabschätzung aufgrund der Verwendung konstruktiver Interferenz zuverlässiger. Zum Beispiel werden ARFIs mit Brennpunkten in einer Tiefe von mehr als 8 cm gesendet. Der Ort der konstruktiven Interferenz wird in einer Tiefe von mehr als 8 cm detektiert. Die Scherwellengeschwindigkeit in der Tiefe von mehr als 8 cm wird geschätzt.

Das Verfahren wird durch das System von 5 oder ein anderes System implementiert. Sende- und Empfangsstrahlformer verwenden einen Wandler, um zu senden und von dem Patienten zu empfangen, einschließlich der Anwendung von ARFI und der Verfolgung der Gewebereaktion in den Schritten 32 bis 38. Ein Prozessor bestimmt die Gewebebewegung und den Ort der konstruktiven Interferenz, berechnet die Geschwindigkeit und erzeugt das Bild in den Schritten 40 bis 46. Eine Anzeige kann für Schritt 46 verwendet werden. Unterschiedliche Vorrichtungen, wie beispielsweise andere Elemente eines Ultraschallscanners, können jeden der Schritte durchführen.

Die Schritte werden in der beschriebenen oder gezeigten Reihenfolge (d. h. von oben nach unten) ausgeführt, können jedoch auch in anderen Reihenfolgen ausgeführt werden. Zum Beispiel kann Schritt 34 zumindest teilweise mit dem Senden der ARFIs in Schritt 32 überlappen. Als ein anderes Beispiel kann Schritt 40, wenn die Schritte 36 und 38 wiederholt werden, überlappen oder gleichzeitig ausgeführt werden (z. B. das Berechnen von Verlagerungen, da das Scannen Informationen liefert und wiederholt wird).

Zusätzliche, unterschiedliche oder weniger Schritte können vorgesehen sein. Zum Beispiel werden Schritte zum Konfigurieren des Ultraschallscanners, zum Positionieren des Wandlers und/oder Aufzeichnen der Ergebnisse vorgesehen. In einem anderen Beispiel wird ein Referenzscannen vor dem Schritt 32 ausgeführt. In alternativen Ausführungsformen wird der anfängliche Scan der Schritte 36 und 38 nach der Erzeugung der Scherwellen als Referenzscan verwendet.

Um die Gewebebewegung zu bestimmen, die durch die Scherwellen verursacht wird, wird das Gewebe in einem entspannten Zustand, oder ohne oder mit einer relativ geringen Scherwelle als Referenz detektiert. Der Ultraschallscanner detektiert Referenzgewebeinformationen. Das Scannen erfolgt vor dem Senden des ARFI in Schritt 32, kann jedoch zu anderen Zeiten ausgeführt werden.

Für das Scannen der Referenzinformation wird eine Sequenz von Bildgebungsimpulsen vor der Anwendung einer Belastung in das Gewebe gesendet. Da die Gewebereaktion auf die Belastung vor, nach oder sowohl relativ zu der Spitzenbelastung gemessen werden kann, wird das Senden für die Referenzgewebeposition vor der Anwendung der Belastung ausgeführt oder nachdem das Gewebe in einen entspannten Zustand zurückkehrt.

Die Sequenz ist die gleiche wie die in Schritt 36 vorgesehene Sequenz, also beispielsweise eine Sequenz von Impulsen, die alle das gleiche Frequenzband und die gleiche Mittenfrequenz aufweisen. Ein Satz von N Impulsen wird gesendet, bevor der ARFI angewendet wird, und wird ferner verwendet, um Referenzdaten für die Verlagerungsabschätzung zu erfassen. N kann jede positive Zahl für jeden räumlichen Ort oder jede Gruppe von räumlichen Orten sein. Es kann jede Art von Detektion verwendet werden, beispielsweise eine B-Modus-Detektion der Intensität. In anderen Ausführungsformen werden die strahlgeformten Daten ohne eine Detektion als Referenz verwendet.

In Schritt 32 verwendet der Ultraschallscanner den Wandler, um eine Belastung auf das Gewebe auszuüben. Zum Beispiel wird ein ARFI, der an einem Punkt fokussiert ist, gesendet. Wenn ein ARFI auf einen fokussierten Bereich angewendet wird, reagiert das Gewebe auf die angewandte Kraft durch Bewegung. Der ARFI erzeugt eine Scherwelle, die sich seitlich durch das Gewebe ausbreitet. Die Scherwelle verursacht eine Verlagerung des Gewebes. An jedem gegebenen räumlichen Ort, der von dem Brennpunkt beabstandet ist, nimmt diese Verlagerung zu und kehrt dann zu Null zurück, was zu einem zeitlichen Verlagerungsprofil führt. Die Gewebeeigenschaften beeinflussen die Verlagerung.

Der ARFI kann durch eine zyklische gepulste Wellenform einer beliebigen Anzahl von Zyklen (z. B. Dutzende oder Hunderte von Zyklen) erzeugt werden. Zum Beispiel wird ein ARFI als ein Druckimpuls mit 100 bis 1000 Zyklen gesendet. Die gesendete akustische Welle breitet sich zu der Region von Interesse aus, was eine Energiedeposition verursacht und eine Scherwelle induziert.

Für eine kohärente Interferenz werden zwei oder mehr Scherwellen erzeugt. Zum Beispiel werden zwei ARFIs von einem Wandler des Ultraschallscanners gesendet. Die unterschiedlichen ARFIs weisen einige gleiche Eigenschaften auf, wie beispielsweise die gleiche Mittenfrequenz mit dem gleichen Frequenzband, das mit der gleichen Anzahl von Zyklen erzeugt wird, die Sendeapparatur, die Amplitude und das Apodisierungsprofil. Diese Eigenschaften können für unterschiedliche ARFIs unterschiedlich sein. Andere Eigenschaften können gleich oder verschieden sein.

Die ARFIs werden als Druckimpulse mit unterschiedlichen Brennpunkten gesendet. Die Brennpunkte zur Erzeugung der Scherwellen befinden sich an unterschiedlichen Orten, sodass unterschiedliche Scherwellen erzeugt werden, die eine kohärente Aufsummierung an einem anderen Ort als jedem der Brennpunkte ermöglichen. In einer Ausführungsform weisen die Brennpunkte alle die gleiche Tiefe, aber unterschiedliche seitliche Positionen auf. Zur Verfolgung von Verlagerungen wird eine ROI verwendet. Diese ROI wird vom Benutzer festgelegt und/oder wird basierend auf der räumlichen Verteilung von gleichzeitigen Empfangsstrahlen eingestellt, die zur Verfolgung verwendet werden. Die Brennpunkte befinden sich an unterschiedlichen Positionen relativ zu der ROI. Die Brennpunkte befinden sich innerhalb und/oder außerhalb der ROI. Zum Beispiel befinden sich die unterschiedlichen Brennpunkte außerhalb der ROI auf gegenüberliegenden Seiten der ROI. In einer Ausführungsform ist die ROI 5 mm breit, wobei die Brennpunkte auf gegenüberliegenden Seiten 4,5 mm von dem Zentrum der ROI entfernt sind. Die Brennpunkte weisen den gleichen Abstand von dem Zentrum auf, können jedoch ungleiche Abstände von dem Zentrum der ROI aufweisen. Die Brennpunkte und das Zentrum der ROI liegen auf derselben Tiefe, können jedoch unterschiedliche Tiefen aufweisen. Jede räumliche Verteilung der Brennpunkte kann verwendet werden.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Zwei Druckimpulse 52, 54 (d. h. AR-FI-Sendestrahlen) werden mit Brennpunkten 60 auf gegenüberliegenden Seiten einer ROI 62 erzeugt. Die ROI 62 weist eine Vielzahl von Scanlinien auf (ungerade Anzahl in diesem Ausführungsbeispiel), die zur Nachverfolgung verwendet werden, einschließlich einer Scanlinie im Zentrum 56. Eine gerade Anzahl von Scanlinien kann verwendet werden, sodass eine Scanlinie nicht im Zentrum 56 liegt.

Die ARFIs oder Druckimpulse werden zu unterschiedlichen Zeiten gesendet. Die beiden Druckimpulse werden zeitlich nacheinander um Δt separiert gesendet. Jede Zeitdauer, wie beispielsweise 1 ms, kann die Sendungen voneinander trennen. Die Zeitdifferenz ist so gewählt, dass die resultierenden Scherwellen in der ROI konstruktiv interferieren. Zum Beispiel ist die Differenz weniger als 2 ms. Andere maximale Differenzen können abhängig von der Größe der ROI verwendet werden. Die Zeitdifferenz ist groß genug, wie etwa eine Zeitdifferenz von mehr als 0,1 ms, um dem ersten oder anfänglichen ARFI zu ermöglichen, das Senden abzuschließen, bevor der nächste ARFI beginnt. In anderen Ausführungsformen überlappt sich das Senden der ARFIs und/oder erfolgt gleichzeitig. Das Senden von mehreren Strahlen ermöglicht es, dass Strahlen mit unterschiedlichen Brennpunkten (d. h. unterschiedliche Phasen- und/oder Verzögerungsprofile), basierend auf der Aufsummierung der elektrischen Wellenformen vor dem Anlegen an den Wandler erzeugt werden können.

Die zeitliche Differenz liegt zwischen den Anfängen für beide ARFI-Sendungen oder dem Eintreffen von akustischer Energie an den Brennpunkten. Die Differenz kann zwischen den Enden, der Mitte oder anderen Zeitpunkten des Sendens oder des Eintreffens akustischer Energie liegen.

Als Reaktion auf das sequenzielle Senden der Druckimpulse zu den unterschiedlichen Brennpunkten, die durch die Zeitdifferenz getrennt sind, werden unterschiedliche Scherwellen erzeugt. Zum Beispiel werden die Scherwellen auf gegenüberliegenden Seiten der ROI in Reaktion auf die ARFIs erzeugt. Die Scherwellen bewegen sich teilweise in Richtung und/oder innerhalb der ROI. Die Scherwellen von den zwei Druckimpulsen werden ein Interferenzmuster innerhalb der ROI ausbilden. Wenn die ROI homogen ist, interferieren die Scherwellen konstruktiv an der seitlichen Position x = x0 + Δx, wobei x0 das Zentrum der ROI und/oder der halbe Wegpunkt zwischen den Brennpunkten der Druckimpulse ist. Der Ort der konstruktiven Interferenz ist gegenüber dem halben Wegpunkt zwischen den Brennpunkten aufgrund der Zeitdifferenz Δt versetzt. Am Ort der konstruktiven Interferenz ist die Verlagerungsstärke signifikant höher, als wenn ein einzelner Druckimpuls verwendet wird.

In Schritt 34 scannt der Ultraschallscanner das Gewebe des Patienten. Das Scannen wird beliebig oft wiederholt, um die Menge an Gewebebewegung an unterschiedlichen Orten zu bestimmen, die durch die Scherwellen verursacht wird. Die Schritte 36 und 38 sehen eine Ausführungsform des Scannens vor, bei der eine Sequenz gesendet wird und resultierende Echos empfangen werden. Das detektierte Gewebe wird mit dem Referenzscan des Gewebes verglichen, um die Verlagerung zu bestimmen.

Ein Doppler- oder B-Modus-Scannen kann zur Verfolgung des auf die Belastung reagierenden Gewebes verwendet werden. Ultraschalldaten werden als Reaktion auf das Senden von Ultraschall empfangen. Das Senden und Empfangen wird für unterschiedliche seitlich beabstandete Orte, über einen Bereich oder über ein Volumen ausgeführt. Eine Sequenz von Senden und Empfangen wird für jeden räumlichen Ort vorgesehen, der über die Zeit verfolgt werden soll.

Die Schritte 36 und 38 finden statt, nachdem die Druckimpulse angewendet wurden und während das Gewebe auf die Belastung reagiert. Beispielsweise erfolgt das Senden und Empfangen nach der Anwendung oder Veränderung der Belastung und bevor das Gewebe einen entspannten Zustand erreicht. Eine Ultraschallbildgebung wird vor, während und/oder nach der Belastung angewendet.

Zur Nachverfolgung sendet der Ultraschallscanner in Schritt 36 eine Sequenz von Sendestrahlen oder Verfolgungsimpulsen aus. Eine Vielzahl von Ultraschallsignalen wird in das Gewebe gesendet, das auf die Belastung reagiert. Die Vielzahl von Signalen wird in separaten Sendeereignissen gesendet. Ein Sendeereignis ist ein zusammenhängendes Intervall, in dem das Senden ohne Empfangen von Echos erfolgt, die auf das Senden reagieren. Während der Sendephase gibt es kein Empfangen. Wenn eine Sequenz von Sendeereignissen ausgeführt wird, wird auch eine entsprechende Sequenz von Empfangsereignissen in Schritt 38 ausgeführt. Ein Empfangsereignis wird als Reaktion auf jedes Sendeereignis und vor dem nächsten Sendeereignis ausgeführt.

Für ein Sendeereignis wird ein Sendestrahl gebildet. Jeder Sendestrahl weist eine Frequenzantwort auf. Zum Beispiel wird ein Sendestrahl durch einen 2,0-MHz-Impuls von zwei Zyklen gebildet. Jede Bandbreite kann vorgesehen sein. Die Impulse zur Bildung der Sendestrahlen weisen eine beliebige Anzahl von Zyklen auf. Jede Hüllenkurve, jede Art von Impuls (z. B. unipolar, bipolar oder sinusförmig) oder Wellenform kann verwendet werden.

In Schritt 38 empfängt der Wandler Ultraschallechos als Reaktion auf jedes Sendeereignis. Der Wandler wandelt die Echos in Empfangssignale um, die in strahlgeformten Ultraschalldaten empfangen werden, die einen oder mehrere räumliche Orte darstellen. Die Reaktion des Gewebes an den Scanlinien für Empfangsstrahlen wird detektiert.

Unter Verwendung des Empfangens von mehreren Empfangsstrahlen als Reaktion auf jede Verfolgungssendung können Daten für mehrere seitlich beabstandete Orte gleichzeitig empfangen werden. Die gesamte ROI wird für jedes Empfangsereignis gescannt, indem alle Scanlinien der ROI als Reaktion auf jedes Sendeereignis empfangen werden. Die Überwachung wird für eine beliebige Anzahl an Scanlinien ausgeführt. Zum Beispiel werden 4, 8, 16 oder 32 Empfangsstrahlen als Reaktion auf jedes Senden gebildet. 2 zeigt die Verwendung von neuen Empfangsstrahlen und entsprechenden Scanlinien. In anderen Ausführungsformen werden andere Anzahlen von Empfangsstrahlen als Reaktion auf jedes Senden gebildet. In noch anderen Ausführungsformen werden unterschiedliche Sendeereignisse und entsprechende Empfangsscanlinien nacheinander gescannt, um die gesamte ROI abzudecken.

Der Ultraschallscanner empfängt eine Sequenz von Empfangssignalen. Das Empfangen überlappt mit dem Senden der Sequenz. Für jedes Sendeereignis findet ein Empfangsereignis statt. Das Empfangsereignis ist ein kontinuierliches Intervall zum Empfangen von Echos aus der Tiefe oder den Tiefen von Interesse. Nachdem der Wandler die Erzeugung von akustischer Energie für ein vorgegebenes Senden beendet hat, wird der Wandler zum Empfangen der reagierenden Echos verwendet. Der Wandler wird dann verwendet, um ein anderes Sende- und Empfangsereignispaar für denselben räumlichen Ort oder dieselben räumlichen Orte zu wiederholen, wobei das Überlappen (z. B. senden, empfangen, senden, empfangen, ...) vorgesehen wird, um die Gewebereaktion über die Zeit zu verfolgen. Das Scannen der ROI mit Ultraschall in Schritt 34 wiederholt sich, um Ultraschalldaten zu erfassen, die die Gewebereaktionen zu unterschiedlichen Zeiten darstellen, während sich die Scherwellen durch die ROI ausbreiten. Jede Wiederholung überwacht dieselbe Region oder dieselben Orte zum Bestimmen der Gewebereaktion für diese Orte. Es kann eine beliebige Anzahl von M Wiederholungen verwendet werden, wie etwa 50 bis 100 Wiederholungen. Die Wiederholungen treten so häufig wie möglich auf, während sich das Gewebe von der Belastung erholt, ohne jedoch den Empfang zu stören.

In Schritt 40 bestimmt der Ultraschallscanner die Gewebebewegung. Die Gewebebewegung wird als eine Verlagerung in einer, zwei oder drei Dimensionen detektiert. Eine Bewegung, die auf die erzeugten Scherwellen reagiert, wird aus den empfangenen Verfolgungs- oder Ultraschalldaten detektiert, die von Schritt 38 ausgegeben werden. Durch Wiederholen des Sendens der Ultraschallimpulse und des Empfangens der Ultraschallechos über die Zeit werden die Verlagerungen über die Zeit bestimmt. Die Gewebebewegung wird zu unterschiedlichen Zeiten detektiert. Die unterschiedlichen Zeiten entsprechen den unterschiedlichen Verfolgungsscans (d. h. Sende- und Empfangsereignispaaren).

Die Gewebebewegung wird durch Schätzen der Verlagerung relativ zu der Referenzgewebeinformation detektiert. Zum Beispiel wird die Verlagerung von Gewebe entlang von Scanlinien bestimmt. Die Verlagerung kann aus Gewebedaten, wie beispielsweise B-Modus-Ultraschalldaten, gemessen werden, aber die Fluss- (z. B. Geschwindigkeits-) oder Strahlformerausgabeinformation vor der Detektion (z. B. In-Phase- und Quadratur (IQ)-Daten) können verwendet werden.

Wenn sich das Gewebe, das entlang der Scanlinien abgebildet wird, verformt, können die B-Modus-Intensität oder andere Ultraschalldaten variieren. Korrelation, Kreuzkorrelation, Phasenverschiebungsschätzung, minimale Summe von absoluten Differenzen oder ein anderes Ähnlichkeitsmaß wird verwendet, um die Verlagerung zwischen den Scans (z. B. zwischen der Referenz und dem aktuellen Scan) zu bestimmen. Zum Beispiel ist jedes IQ-Datenpaar mit seiner entsprechenden Referenz korreliert, um die Verlagerung zu erhalten. Daten, die eine Vielzahl von räumlichen Orten darstellen, sind mit den Referenzdaten korreliert. Als ein anderes Beispiel werden Daten von einer Vielzahl von räumlichen Orten (z. B. entlang der Scanlinien) als eine Funktion der Zeit korreliert. Für jede Tiefe oder jeden räumlichen Ort wird eine Korrelation über mehrere Tiefen oder mehrere räumliche Orte (z. B. ein Kernel von 64 Tiefen, wobei die zentrale Tiefe der Punkt ist, für den das Profil berechnet wird) ausgeführt. Der räumliche Versatz mit der höchsten oder ausreichenden Korrelation zu einer gegebenen Zeit zeigt die Stärke der Verlagerung an. Für jeden Ort wird die Verlagerung als eine Funktion der Zeit bestimmt. Eine zwei- oder dreidimensionale Verlagerung im Raum kann verwendet werden. Eine eindimensionale Verlagerung entlang einer Richtung, die sich von den Scanlinien oder Strahlen unterscheidet, kann verwendet werden.

Die Detektion der Gewebebewegung erfolgt während oder nach dem Empfangen der Echos. Die empfangene Information wird zur Detektion verwendet, wenn die Daten empfangen werden. In einer Ausführungsform wird die empfangene Information gespeichert und kann für eine spätere Detektion verwendet werden.

Für eine bestimmte Zeit oder Wiederholung des Scannens werden die Verlagerungen an unterschiedlichen Orten bestimmt. Die Orte sind in einer, zwei oder drei Dimensionen verteilt. Zum Beispiel werden Verlagerungen an unterschiedlichen seitlich beabstandeten Orten aus Mittelwerten von Verlagerungen unterschiedlicher Tiefen in der ROI bestimmt. Unterschiedliche Orte haben die gleiche oder eine unterschiedliche Verlagerungsamplitude. Diese Profile der Verlagerung als eine Funktion des Ortes werden für unterschiedliche Zeiten bestimmt, beispielsweise für jede Wiederholung des Scannens. Eine Linienanpassung oder Interpolation kann verwendet werden, um eine Verlagerung an anderen Orten und/oder zu anderen Zeiten zu bestimmen.

Die Verlagerungen reagieren auf die Vielzahl von Scherwellen, die durch die Vielzahl von Druckimpulsen erzeugt werden, die zu unterschiedlichen Brennpunkten gesendet werden. Aufgrund der Ursprungsorte der Scherwellen und des relativen Zeitpunkts des Scannens für die Verlagerung, kann jeder gegebene Ort zu jeder gegebenen Zeit eine der folgenden Möglichkeiten aufweisen: keine durch die Scherwelle verursachten Verlagerungen, eine Verlagerung aufgrund von einer, aber nicht einer anderen der Scherwellen oder eine Verlagerung, verursacht durch beide Scherwellen. Irgendwann gibt es einen Ort, der eine maximale oder konstruktive Interferenz von beiden Scherwellen aufweist.

3 zeigt eine beispielhafte Verlagerungsabbildung. Die Verlagerungsabbildung wird in einem Gewebe-Nachahmungsgebilde unter Verwendung von zwei ARFI-Druckimpulsen an gegenüberliegenden Seiten der ROI erzeugt und zeitlich um Δt = 1 ms getrennt. Die Abbildung stellt Verlagerungen an unterschiedlichen Orten als eine Funktion der Zeit dar. Verlagerungen entlang der x-Achse (Zeit) zeigen eine Verlagerung für jede seitliche Position in einer Tiefe als Funktion der Zeit. Verlagerungen entlang der y-Achse (seitliche Position) zeigen Verlagerungen für jede Zeit als eine Funktion der seitlichen Position. Hellere Graustufen stehen für eine größere Verlagerung. Die größte Verlagerungsstärke ist am seitlichen Ort der konstruktiven Interferenz. In 3 tritt diese größte Verlagerungsstärke um die seitliche Position 0,68 mm von dem Zentrum der ROI zur Zeit 3,8 ms auf. Andere Positionen und Zeiten können sich ergeben.

In Schritt 42 bestimmt der Ultraschallscanner die Position der Kohärenz der Scherwellen. In dem Beispiel von 3 bestimmt der Bildprozessor 0,68 mm als die seitliche Position mit der maximalen Verlagerung. Die Spitzenverlagerung kann identifiziert werden, indem eine maximale Verlagerung gefunden wird. Um das Maximum zu finden, werden die Verlagerungen gesucht. Die Suche kann eingeschränkt werden, indem beispielsweise ein Mittelwert von benachbarten Verlagerungen innerhalb eines gegebenen Niveaus der Spitze liegt. Die Spitzenverlagerung kann aus Kurven von Verlagerungen als eine Funktion der seitlichen Position, von Verlagerungskurven als eine Funktion der Zeit (d. h. zeitliche Profile von Verlagerungen) oder einer Sammlung der Verlagerungen berechnet werden. Die maximale Verlagerung zeigt die Spitzenverlagerung an.

Die Spitzenverlagerung stellt die maximale konstruktive Interferenz der Scherwellen dar. Die Stärke dieser Verlagerung ist größer als die Stärke, die sich aus irgendeiner geringeren Anzahl von Scherwellen ergibt.

Die Position der konstruktiven Interferenz der Scherwellen wird bestimmt. Die Spitze tritt an einer Position auf. Durch Auffinden der Spitzenverlagerung wird die Position der kohärenten Summe der Scherwellen gefunden. In dem Beispiel der 2 und 3 wird die seitliche Position gefunden.

4 zeigt eine andere Darstellung zum Bestimmen der Position. Die gleichen Daten, die für 3 verwendet werden, werden in 4 verwendet. In 4 sind Linien an die Verlagerung als eine Funktion der seitlichen Position angepasst. Jede Kurve stellt das seitliche Verlagerungsprofil zu einem anderen Zeitpunkt dar (d. h. unterschiedliche Wiederholungen des Verfolgungsscans). Der Ort (z. B. seitliche Position) bei der maximalen Verlagerung in diesen seitlichen Verteilungen wird gefunden. Durch Verwenden von Linienanpassung kann sich der Ort des Maximums von jedem Ort unterscheiden, der bei dem Scannen abgetastet wird (d. h. Nebenabtastungs-Auflösung). In dem Beispiel von 4 tritt die maximale Verlagerung bei der seitlichen Position von 0,68 mm mit einer Stärke von 0,5 µm der Verlagerung auf. Die Zeit des Auftretens wird nicht verwendet, kann jedoch in anderen Ausführungsformen verwendet werden.

Die Änderung der Position von dem halben Wegpunkt (z. B. von dem Zentrum der ROI für gleiche entfernte Brennpunkte) wird detektiert. Bezugnehmend auf 2 wird die seitliche Position von einer Nullstelle gemessen, die auf dem halben Weg zwischen den Brennpunkten 60 der Druckimpulse 52, 54 liegt. Da das Zentrum 56 der ROI 62 auf halbem Weg zwischen den Brennpunkten liegt, ist das Zentrum 56 die seitliche Position 0,00. Die seitliche Position 58 der konstruktiven Interferenz ist ein Abstand von dem Zentrum 56, stellt also eine Abstandsdifferenz Δx von dem Zentrum oder dem halben Wegpunkt dar. Der absolute Wert dieser Differenz wird zur Berechnung der Geschwindigkeit verwendet. Wenn der halbe Wegpunkt nicht als seitliche Position 0,00 (d. h. als Ursprung) bezeichnet wird, wird die Differenz zwischen dem halben Wegpunkt (z. B. Zentrum 56) und der Position des Maximums (z. B. Ort 58) berechnet. Die Differenz ist ein ein-, zwei- oder dreidimensionaler Abstand. Die Größe der Differenz wird verwendet.

In anderen Ausführungsformen wird der Ort der Kohärenz basierend auf einer Form eines Profils von Verlagerungen gefunden. Das Profil der Verlagerungen ist über Zeit oder Raum angegeben. Eine zweidimensionale Verteilung von Verlagerungen entlang sowohl der Zeit als auch des Raums kann verwendet werden. Durch Modellvergleich oder einen anderen Prozess wird die Form verwendet, um den Ort der Kohärenz zu bestimmen. Am Ort der Kohärenz kreuzen sich die Profile in Raum und Zeit, oder weisen für diesen Ort eine unterschiedliche Form als an anderen Orten oder zu anderen Zeiten auf. Die Form des Profils oder eine von dem Profil abgeleitete Eigenschaft kann verwendet werden, um den Ort zu identifizieren.

In Schritt 44 von 1 berechnet der Ultraschallscanner eine Scherwellengeschwindigkeit des Gewebes. Die Scherwellengeschwindigkeit des Gewebes ist eine Geschwindigkeit der Scherwellen, die durch das Gewebe verlaufen. Unterschiedliche Gewebearten weisen eine unterschiedliche Scherwellengeschwindigkeit auf. Ein gleiches Gewebe mit unterschiedlicher Elastizität und/oder Steifigkeit weist eine unterschiedliche Scherwellengeschwindigkeit auf. Andere viskoelastische Eigenschaften von Gewebe können zu unterschiedlichen Scherwellengeschwindigkeiten führen.

Die Scherwellengeschwindigkeit wird basierend auf der Zeitdauer zwischen den Druckimpulsen (d. h. Δt) und dem Ort der kohärenten Interferenz berechnet. Die Scherwellengeschwindigkeit wird geschätzt, indem die seitliche Position gefunden wird, die der Spitze des Verlagerungsprofils mit der höchsten Amplitude entspricht. Die Position der konstruktiven Interferenz relativ zu den unterschiedlichen Brennpunkten und eine Zeitdifferenz zwischen den Druckimpulsen werden mit oder ohne andere Informationen verwendet, um die Geschwindigkeit zu schätzen.

In einer Ausführungsform wird die Scherwellengeschwindigkeit als zweimal ein Abstand des Ortes der Kohärenz von einem Zentrum der Region von Interesse, dividiert durch die Zeitdifferenz zwischen den ARFIs, berechnet. Diese Scherwellengeschwindigkeit wird dargestellt durch: VS=2ΔxΔt,embedded imagewobei Vs die Geschwindigkeit der Scherung ist. Die Scherwellengeschwindigkeit ist eine Funktion einer Differenz der Position von einem Zentrum zwischen Brennpunkten, geteilt durch die Zeitdifferenz. Andere Funktionen können verwendet werden, um beispielsweise das gleichzeitige Senden der ARFIs zu berücksichtigen.

In dem Beispiel der 3 und 4 ist Δx 0,68 und Δt 1 ms. Für dieses homogene Gebilde beträgt die geschätzte Scherwellengeschwindigkeit 1,36 m/s. Dies kann präziser sein als die Scherwellenbildgebung unter Verwendung einer einzelnen Scherwelle. In dem gleichen Gebilde mit weniger Rauschproblemen als bei einem Patienten, aber unter Verwendung eines einzigen ARFI bei einer gleichen Amplitude, wird die Scherwellengeschwindigkeit als 1,31 m/s gemessen, was zeigt, dass die Ergebnisse zumindest vergleichbar sind. Das SNR sollte bei Verwendung der Kohärenz von Scherwellen höher sein.

Andere Eigenschaften des Gewebes können aus dem Ort und/oder der Zeit der Kohärenz geschätzt werden. Die Stärke der Spitzenverlagerung, die für die Dämpfung normiert ist, die Zeit bis zum Erreichen der Spitzenverlagerung, das Y-oung'sche Modul oder andere Elastizitätswerte können geschätzt werden. Jede viskoelastische Information kann geschätzt werden.

In Schritt 46 erzeugt der Ultraschallscanner eine Ausgabe der Scherwellengeschwindigkeit. Die Ausgabe ist ein Diagramm, ein alphanumerischer Text und/oder ein Bild der Scherwellengeschwindigkeit des Gewebes des Patienten.

Um ein räumliches Bild in Schritt 46 zu erzeugen, werden die Scherwellengeschwindigkeiten an unterschiedlichen Orten geschätzt. Das Senden der Druckimpulse, das Scannen, das Bestimmen von Verlagerungen, das Bestimmen der Kohärenzposition und das Schätzen werden für unterschiedliche räumliche Orte oder ROIs wiederholt. Die Druckimpulse können nicht wiederholt werden, wenn dieselben Druckimpulse verwendet werden, um in unterschiedlichen Tiefen zu messen. Die resultierenden Schätzungen der Geschwindigkeit für unterschiedliche Orte werden verwendet, um ein Scherwellengeschwindigkeitsbild zu erzeugen, das die Verteilung der Schergeschwindigkeit entlang einer, zwei oder drei Dimensionen darstellt. Die Ausgabegeschwindigkeiten für die unterschiedlichen räumlichen Orte werden bei der Bildgebung verwendet, beispielsweise durch Farb- oder Graustufenmodulation von unterschiedlichen Pixel oder Voxel durch die Geschwindigkeit.

Alternativ oder zusätzlich weist das Bild alphanumerischen Text als Bild auf (z. B. „1,36 m/s“) oder wird als eine Anmerkung auf einem B-Modus- oder Fließmodusbild des Gewebes überlagert. Ein Diagramm, eine Tabelle oder ein Diagramm der Geschwindigkeit oder Geschwindigkeiten kann als das Bild ausgegeben werden. Aufgrund der Verwendung von Kohärenz kann die Ausgabegeschwindigkeit zuverlässiger bestimmt werden (z. B. ist es erforderlich, weniger Wiederholungen zu erhalten) und/oder kann aufgrund eines besseren SNR präziser sein.

5 zeigt eine Ausführungsform eines Systems 10 für die Schergeschwindigkeitsbildgebung. Die Kohärenz von mehreren Scherwellen, die an unterschiedlichen Orten auftreten, wird verwendet, um die Schergeschwindigkeit des Gewebes eines Patienten zu schätzen. Das System 10 implementiert das Verfahren von 1 oder andere Verfahren.

Das System 10 ist ein medizinisch-diagnostisches Ultraschallbildgebungssystem oder ein Ultraschallscanner. In alternativen Ausführungsformen ist das System 10 ein Personal Computer, eine Arbeitsstation, eine PACS-Station oder eine andere Anordnung an einem gleichen Ort oder über ein Netzwerk zur Echtzeit- oder Nach-Detektionsbildgebung verteilt, sodass die Strahlformer 12, 16 und der Wandler 14 in dem System nicht umfasst sein müssen.

Das System 10 umfasst einen Sendestrahlformer 12, einen Wandler 14, einen Empfangsstrahlformer 16, einen Bildprozessor 18, eine Anzeige 20 und einen Speicher 22. Zusätzliche, unterschiedliche oder weniger Komponenten können vorgesehen sein. Zum Beispiel wird eine Benutzereingabe für die manuelle oder unterstützte Auswahl von Anzeigekarten, die Auswahl von zu bestimmenden Gewebeeigenschaften, die Auswahl von der Region von Interesse, die Auswahl von Sendesequenzen oder andere Steuerungen vorgesehen.

Der Sendestrahlformer 12 ist ein Ultraschallsender, Speicher, Impulsgeber, eine Analogschaltung, Digitalschaltung oder eine Kombination davon. Der Sendestrahlformer 12 ist konfigurierbar, um Wellenformen für eine Vielzahl von Kanälen mit unterschiedlichen oder relativen Amplituden, Verzögerungen und/oder Phasen zu erzeugen.

Der Sendestrahlformer 12 ist konfiguriert, um Impulse zu senden. Bei dem Senden von akustischen Wellen von dem Wandler 14 in Reaktion auf die erzeugten Wellen werden ein oder mehrere Strahlen gebildet. ARFI-Sendungen werden durch den Sendestrahlformer 12 erzeugt. Zwei oder mehr Druckimpulse werden zu unterschiedlichen Zeiten zu unterschiedlichen Orten relativ zu dem Gewebe des Patienten von Interesse gesendet. Zur Verfolgung der Gewebeverlagerung wird eine Sequenz von Sendestrahlen erzeugt, die die ROI abdecken. Die Sequenzen von Sendestrahlen werden erzeugt, um eine zwei- oder dreidimensionale Region zu scannen. Sektor-, Vektor-, lineare oder andere Scanformate können verwendet werden. Der Sendestrahlformer 12 kann eine ebene Welle oder divergierende Welle für ein schnelleres Scannen erzeugen.

Die Sendestrahlen werden auf unterschiedlichen Energie- oder Amplitudenniveaus gebildet. Verstärker für jeden Kanal und/oder für jede Aperturgröße steuern die Amplitude des gesendeten Strahls. Die ARFI-Sendestrahlen können größere Amplituden haben als zum Abbilden oder Detektieren der Gewebebewegung. Alternativ oder zusätzlich ist die Anzahl von Zyklen in dem ARFI-Impuls oder der Wellenform, die verwendet wird, typischerweise größer als der zur Verfolgung verwendete Impuls (z. B. 100 oder mehr Zyklen für ARFI und 1 bis 6 Zyklen zur Verfolgung).

Der Wandler 14 ist eine 1-, 1,25-, 1,5-, 1,75-, oder 2-dimensionale Anordnung von piezoelektrischen oder kapazitiven Membranelementen. Der Wandler 14 weist eine Vielzahl von Elementen zum Umwandeln zwischen akustischen und elektrischen Energien auf. Empfangssignale werden als Reaktion auf Ultraschallenergie (Echos) erzeugt, die auf die Elemente des Wandlers auftreffen. Die Elemente sind mit Kanälen der Sende- und Empfangsstrahlformer 12, 16 verbunden.

Der Sendestrahlformer 12 und der Empfangsstrahlformer 16 sind mit den gleichen Elementen des Wandlers 14 über einen Sende-/Empfangsschalter oder Multiplexer verbunden. Die Elemente werden für Sende- und Empfangsereignisse gemeinsam genutzt. Ein oder mehrere Elemente können nicht gemeinsam benutzt werden, beispielsweise wenn die Sende- und Empfangsaperturen unterschiedlich sind (nur Überlappung oder die Verwendung ganz unterschiedlicher Elemente).

Der Empfangsstrahlformer 16 weist eine Vielzahl von Kanälen mit Verstärkern, Verzögerungen und/oder Phasenschiebern und einem oder mehreren Summierern auf. Jeder Kanal ist mit einem oder mehreren Wandlerelementen verbunden. Der Empfangsstrahlformer 16 wendet relative Verzögerungen, Phasen und/oder Apodisierungen an, um in Reaktion auf ein Senden einen oder mehrere Empfangsstrahlen zu bilden. In alternativen Ausführungsformen ist der Empfangsstrahlformer 16 ein Prozessor zum Erzeugen von Proben unter Verwendung von Fourier- oder anderen Transformationen. Der Empfangsstrahlformer 16 kann Kanäle für eine parallele Empfangsstrahlformung umfassen, wie zum Beispiel das Bilden von zwei oder mehr Empfangsstrahlen als Reaktion auf jedes Sendeereignis. Der Empfangsstrahlformer 16 gibt strahlsummierte Daten wie etwa IQ- oder Radiofrequenzwerte für jeden Strahl aus.

Der Empfangsstrahlformer 16 wird während Abständen in der Sequenz von Sendeereignissen zur Verfolgung betrieben. Aufgrund der Überlappung des Empfangens von Signalen mit den Verfolgungs-Sendeimpulsen wird eine Sequenz von Empfangsstrahlen als Reaktion auf die Sequenz von Sendestrahlen gebildet. Nach jedem Sendeimpuls und vor dem nächsten Sendeimpuls empfängt der Empfangsstrahlformer 16 Signale von akustischen Echos. Die Totzeit, während der keine Empfangs- und Sendevorgänge auftreten, kann überlappen, um eine Nachhallreduktion zu ermöglichen.

Der Empfangsstrahlformer 16 gibt strahlsummierte Daten aus, die räumliche Orte zu einer gegebenen Zeit darstellen. Daten für unterschiedliche seitliche Orte (z. B. azimuth-beabstandete Probenorte entlang unterschiedlicher Empfangsscanlinien), Orte entlang einer Linie in der Tiefe, Orte für einen Bereich oder Orte für ein Volumen werden ausgegeben. Dynamische Fokussierung kann vorgesehen sein. Die Daten können für unterschiedliche Zwecke verwendet werden. Zum Beispiel werden unterschiedliche Scans für B-Modus oder Gewebedaten ausgeführt als für die Schätzung der Scherwellengeschwindigkeit. Daten, die für eine B-Modus- oder andere Bildgebung empfangen werden, können zur Schätzung der Scherwellengeschwindigkeit verwendet werden. Die Scherwelle an Orten, die von den Brennpunkten der Druckimpulse beabstandet sind, werden überwacht, um die Geschwindigkeit der Scherwellen unter Verwendung einer kohärenten Interferenz der Scherwellen zu bestimmen.

Der Prozessor 18 ist ein B-Modus-Detektor, Dopplerdetektor, gepulster Wellen-Doppler-Detektor, Korrelationsprozessor, Fourier-Transformationsprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein allgemeiner Prozessor, Steuerprozessor, Bildprozessor, feldprogrammierbares Gate-Array, digitaler Signalprozessor, eine analoge Schaltung, digitale Schaltung, ein Netzwerk, Server, eine Gruppe von Prozessoren, ein Datenpfad, Kombinationen davon oder eine andere aktuell bekannte oder später entwickelte Vorrichtung zum Detektieren und Verarbeiten von Informationen zur Anzeige von strahlgeformten Ultraschallproben. In einer Ausführungsform umfasst der Prozessor 18 einen oder mehrere Detektoren und einen separaten Prozessor. Der Prozessor 18 kann eine oder mehrere Vorrichtungen aufweisen. Mehrfachverarbeitung, Parallelverarbeitung, oder die Verarbeitung durch sequenzielle Vorrichtungen kann verwendet werden.

Der Prozessor 18 führt irgendeine Kombination von einem oder mehreren der Schritte 40 bis 46 aus, die in 1 gezeigt sind. Der Prozessor 18 ist durch Software, Hardware und/oder Firmware konfiguriert.

Vor oder nach der Detektion ist der Prozessor 18 konfiguriert, um Gewebeverlagerungen zu detektieren, die auf die akustische Strahlungskraft reagieren. Unter Verwendung einer Korrelation, eines anderen Ähnlichkeitsmaßes oder einer anderen Technik wird die Bewegung von Gewebe relativ zu einer Referenz aus den Ultraschalldaten bestimmt. Durch räumliches Versetzen eines Verfolgungsdatensatzes relativ zu einem Referenzdatensatz in einem, zwei- oder dreidimensionalen Raum gibt der Versatz mit der größten Ähnlichkeit die Verlagerung des Gewebes an. Der Prozessor 18 detektiert die Verlagerung für jede Zeit und jeden Ort. Einige der detektierten Verlagerungen können Größen aufweisen, die auf eine vorübergehende Scherwelle oder Scherwellen reagieren.

Der Prozessor 18 ist konfiguriert, um eine Geschwindigkeit der Scherung in dem Gewebe zu bestimmen. Die Bestimmung basiert auf den Signalen von der Verfolgung des Gewebes, das auf die Scherwellen reagiert, die durch mehrere ARFIs erzeugt werden. Die Signale werden verwendet, um die Verlagerungen zu detektieren. Um die Geschwindigkeit zu bestimmen, werden die Verlagerungen verwendet.

Ein Unterschied in (a) einem Ort einer größten Amplitudenverlagerung aufgrund von Scherwellen, die auf die Mehrfachdruckimpulse von (b) einem halben Wegpunkt zwischen den unterschiedlichen Orten reagieren, wird bestimmt. Der Ort der größten Amplitude ist eine Größte der Verlagerungen über Zeit und Ort. Zum Beispiel werden die Verlagerungen als eine Funktion des Ortes zu unterschiedlichen Zeiten untersucht, um die größte Verlagerungsstärke zu finden. Diese größte Verlagerung stellt das bessere Signal-Rausch-Verhältnis dar, das sich aus der konstruktiven Interferenz der mehreren Scherwellen ergibt.

Eine Differenz der unterschiedlichen Zeiten des Sendens der ARFIs wird ebenfalls nachgeschlagen, aufgezeichnet oder bestimmt. Die Zeit des Sendens basiert auf dem Beginn, dem Ende oder einem anderen Zeitpunkt in dem ARFI-Senden oder dem Beginn, dem Ende oder einem anderen Zeitpunkt, wenn die akustische Energie den Brennpunkt erreicht.

Der Prozessor 18 ist konfiguriert, um die Geschwindigkeit der Scherwelle in dem Gewebe aus der räumlichen Differenz und der zeitlichen Differenz zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist die Geschwindigkeit das Zweifache der Ortsdifferenz vom halben Wegpunkt, geteilt durch die Differenz der unterschiedlichen Zeiten. Andere Funktionen können verwendet werden.

Der Prozessor 18 erzeugt Anzeigedaten, wie zum Beispiel eine Anmerkung, grafische Überlagerungen und/oder ein Bild. Die Anzeigedaten können ein beliebiges Format aufweisen, beispielsweise Werte vor dem Abbilden, Graustufen- oder Farbabbildungswerte, Rot-Grün-Blau-(RGB)-Werte, Scanformatdaten, Anzeige- oder kartesische Koordinaten-Formatdaten oder andere Daten. Der Prozessor 18 gibt Geschwindigkeitsinformationen aus, die für die Anzeigevorrichtung 20 geeignet sind, um die Anzeigevorrichtung 20 zu konfigurieren. Ausgaben an andere Vorrichtungen können verwendet werden, zum Beispiel eine Ausgabe an den Speicher 22 zur Speicherung, eine Ausgabe an einen anderen Speicher (z. B. Datenbank für medizinische Patientenakten) und/oder das Senden über ein Netzwerk zu einer anderen Vorrichtung (z. B. einen Benutzercomputer oder Server).

Die Anzeigevorrichtung 20 ist eine CRT-, LCD-, Projektor-, Plasma-, Drucker- oder andere Anzeige zum Anzeigen von Schergeschwindigkeit, Diagrammen, Benutzeroberfläche, Validierungsanzeige, zweidimensionalen Bildern oder dreidimensionalen Darstellungen. Die Anzeigevorrichtung 20 zeigt Ultraschallbilder, die Geschwindigkeit und/oder andere Informationen an. Zum Beispiel gibt die Anzeige 20 Gewebereaktionsinformationen aus, wie beispielsweise eine zwei- oder dreidimensionale Verteilung der Geschwindigkeit. Geschwindigkeiten für unterschiedliche räumliche Orte bilden ein Bild. Es können auch andere Bilder ausgegeben werden, wie zum Beispiel die Überlagerung der Geschwindigkeit als eine farbcodierte Modulation auf einem Graustufen-B-Modus-Bild.

In einer Ausführungsform gibt die Anzeigevorrichtung 20 ein Bild einer Region des Patienten aus, beispielsweise ein zweidimensionales Dopplergewebe- oder B-Modus-Bild. Das Bild umfasst einen Ortsanzeiger für die Geschwindigkeit. Der Ortsanzeiger bezeichnet das abgebildete Gewebe, für das ein Geschwindigkeitswert berechnet wird. Die Geschwindigkeit ist als ein alphanumerischer Wert auf oder neben dem Bild der Region vorgesehen. Das Bild kann vom alphanumerischen Wert mit oder ohne räumliche Darstellung des Patienten sein.

Der Prozessor 18 wird gemäß Anweisungen betrieben, die in dem Speicher 22 oder einem anderen Speicher gespeichert sind. Der Speicher 22 ist ein computerlesbares Speichermedium. Die Anweisungen zum Implementieren der Prozesse, Verfahren und/oder Techniken, die hier diskutiert werden, sind auf dem computerlesbaren Speichermedium oder den Speichern vorgesehen, wie zum Beispiel einem Cache, Puffer, RAM, Wechselmedium, Festplatte oder anderen computerlesbaren Speichermedien. Computerlesbare Speichermedien umfassen unterschiedliche Arten von flüchtigen und nicht-flüchtigen Speichermedien. Die Funktionen, Schritte oder Aufgaben, die in den Figuren dargestellt oder hierin beschrieben sind, werden als Reaktion auf einen oder mehrere Sätze von Anweisungen ausgeführt, die in oder auf computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind. Die Funktionen, Schritte oder Aufgaben sind unabhängig von dem bestimmten Typ von dem Anweisungssatz, Speichermedium, Prozessor oder Bearbeitungsstrategien und können durch Software, Hardware, integrierte Schaltungen, Firmware, Mikrocode u. dgl. ausgeführt werden, die alleine oder in Kombination betrieben werden. In ähnlicher Weise können Verarbeitungsstrategien Multiverarbeitung, Multitasking, Parallelverarbeitung u. dgl. umfassen.

In einer Ausführungsform werden die Anweisungen auf einer Wechselmediumvorrichtung zum Lesen durch lokale oder entfernte Systeme gespeichert. In anderen Ausführungsformen sind die Anweisungen an einem entfernten Ort zum Senden durch ein Computernetzwerk oder über Telefonleitungen gespeichert. In noch anderen Ausführungsformen sind die Anweisungen in einem gegebenen Computer, einer CPU, einer GPU oder einem System gespeichert.

Der Speicher 22 speichert alternativ oder zusätzlich Daten, die bei der Schätzung der Geschwindigkeit unter Verwendung von kohärenter Interferenz von zwei oder mehreren Scherwellen verwendet werden. Zum Beispiel werden die Sendesequenzen und/oder Strahlformer-Parameter für ARFI und der Verfolgung gespeichert. Als ein weiteres Beispiel werden die ROI, empfangene Signale, detektierte Verlagerungen, ermittelte Orte der maximalen Verlagerungsstärke, die Differenz des Ortes des Maximums von dem halben Wegpunkt zwischen ARFI-Brennpunkten, eine Zeitdifferenz zwischen dem Senden von unterschiedlichen ARFIs oder dem Erzeugen unterschiedlicher Scherwellen, Anpassungslinien und/oder geschätzte Geschwindigkeit oder Geschwindigkeiten gespeichert.

Während die Erfindung oben unter Bezugnahme auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass viele Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorstehende detaillierte Beschreibung als veranschaulichend und nicht als beschränkend angesehen wird, und es versteht sich, dass die folgenden Ansprüche, einschließlich aller Äquivalente, den Geist und den Umfang dieser Erfindung definieren sollen.