專利名稱：利用超聲波對(duì)造影劑的先進(jìn)表征的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表征造影劑。特別地，超聲波區(qū)別不同的造影劑，諸如區(qū)別不同類型或不同的結(jié)合(binding)狀態(tài)。
背景技術(shù)：
通過(guò)改變與組合回波信號(hào)相關(guān)聯(lián)的發(fā)射振幅和相位來(lái)檢測(cè)非線性頻率(諸如立方或非線性基頻)處的信息。在美國(guó)專利No.6,494,841、6,602,195、6,632,177和6,682,482中公開(kāi)了用于檢測(cè)非線性基波信息的一些技術(shù)，在此引入這些專利的公開(kāi)內(nèi)容作為參考。相同或其它非線性檢測(cè)技術(shù)(諸如相位或脈沖反向或脈沖反向多普勒)檢測(cè)二次諧波非線性信息。非線性信息(諸如非線性基波和二次諧波信息)通常專用于超聲造影劑，因?yàn)樵煊皠┊a(chǎn)生較強(qiáng)的非線性響應(yīng)，而換能器和組織產(chǎn)生較小的非線性響應(yīng)。一些非線性檢測(cè)技術(shù)更專用于像檢測(cè)非線性基波信號(hào)的那些造影劑。該信息提供改進(jìn)的組織雜波抑制，從而允許成像更專用于造影劑。例如，使用非線性基波信息可以更容易成像或識(shí)別組織內(nèi)的小脈管。
美國(guó)專利No.6,638,228(在此引入該專利的公開(kāi)內(nèi)容作為參考)為造影劑提供增強(qiáng)的彩色血流成像。發(fā)射脈沖的功率調(diào)制或振幅變化被用來(lái)獲得關(guān)于移動(dòng)的造影劑的速度信息。出于抑制來(lái)自靜止的或緩慢移動(dòng)的對(duì)像的信號(hào)的目的，彩色多普勒評(píng)估器被用來(lái)檢測(cè)來(lái)自造影劑的非線性信號(hào)。
學(xué)術(shù)研究者和臨床醫(yī)生利用造影劑工作，以檢測(cè)、監(jiān)控對(duì)治療的響應(yīng)，并將藥物輸送到諸如動(dòng)脈中的動(dòng)脈粥樣硬化斑的病變組織。這些研究利用標(biāo)準(zhǔn)造影劑以及結(jié)合到(bind to)內(nèi)皮或斑上的相應(yīng)蛋白質(zhì)的特別設(shè)計(jì)的目標(biāo)造影劑。作為其中造影劑可以表示不僅僅是血液流動(dòng)的情況的多個(gè)例子的一個(gè)，造影劑可以附著到脈管內(nèi)被損壞的內(nèi)皮細(xì)胞。當(dāng)損壞內(nèi)皮時(shí)，掃描電子顯微鏡術(shù)和超聲造影劑非線性基波信息示出附著到豬的頸動(dòng)脈的造影劑。在脈管的壁上觀察造影劑超聲波檢測(cè)中增加的增強(qiáng)。沒(méi)有觀察到附著到控制(非損傷)內(nèi)皮的造影劑。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)介紹，下面描述的優(yōu)選實(shí)施例包括用于利用超聲波表征造影劑的方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和指令。自動(dòng)區(qū)別流動(dòng)的或游離的造影劑與結(jié)合的或相對(duì)靜止的造影劑。在顯示器上突出結(jié)合的、吞噬的或相對(duì)靜止的造影劑。吞噬的造影劑可以區(qū)別于附著的造影劑。利用相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度或速度，處理器區(qū)別不同類型的造影劑或不同結(jié)合狀態(tài)下的造影劑。根據(jù)時(shí)間監(jiān)控絕對(duì)信號(hào)強(qiáng)度可以表示結(jié)合。可以使用這些特征中的任何一個(gè)或多個(gè)特征。
在第一方面，一種方法利用超聲波表征造影劑。利用響應(yīng)于超聲波信號(hào)的處理器，區(qū)別相對(duì)快速移動(dòng)的造影劑與靜止的或相對(duì)緩慢移動(dòng)的造影劑。相對(duì)于快速移動(dòng)的造影劑突出來(lái)自靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑的信息。
在第二方面，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)已在其中存儲(chǔ)表示通過(guò)編程處理器可執(zhí)行的指令的數(shù)據(jù)，用于利用超聲波表征造影劑。這些指令用于抑制與流動(dòng)的造影劑相關(guān)聯(lián)的信息，識(shí)別與結(jié)合的、附著的或吞噬的造影劑相關(guān)聯(lián)的信息，并根據(jù)與結(jié)合的造影劑相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)產(chǎn)生圖像。
在第三方面，一種方法利用超聲波表征造影劑。自動(dòng)確定響應(yīng)于造影劑的超聲波信號(hào)的兩個(gè)或多個(gè)非線性頻率分量的相對(duì)強(qiáng)度。根據(jù)相對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生圖像。
在第四方面，一種方法利用超聲波表征造影劑。利用超聲波根據(jù)時(shí)間來(lái)監(jiān)控區(qū)域中造影劑的信號(hào)強(qiáng)度。根據(jù)不同時(shí)刻的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)產(chǎn)生圖像。
通過(guò)下面的權(quán)利要求限定本發(fā)明，并且該部分中的沒(méi)有任何東西被作為對(duì)那些權(quán)利要求的限制。結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例在下面討論本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，并且稍后可以單獨(dú)或組合要求保護(hù)這些方面和優(yōu)點(diǎn)。


部件和附圖不必按比例繪制，而是強(qiáng)調(diào)解釋本發(fā)明的原理。此外，在附圖中，類似的參考編號(hào)表示貫穿不同視圖的對(duì)應(yīng)的部分。
圖1是用于表征造影劑的一種或多種方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
圖2是利用突出的造影劑所產(chǎn)生的實(shí)例圖像；圖3是響應(yīng)于造影劑的所接收的非線性能量的圖形表示；圖4是頻率響應(yīng)中的差別的圖形表示和用于根據(jù)該差別來(lái)表征造影劑的系統(tǒng)的相關(guān)聯(lián)的框圖；以及圖5是用于利用超聲波表征造影劑的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式
對(duì)于目標(biāo)藥物輸送，期望檢測(cè)其中已經(jīng)捕獲氣泡的區(qū)域，諸如檢測(cè)在動(dòng)脈粥樣硬化斑上所捕獲的造影劑。超聲波的藥物輸送脈沖被輸送到該區(qū)域。結(jié)合到該目標(biāo)區(qū)域的造影劑被打破，以釋放藥物或增加攝取，同時(shí)最小化造影劑在其它區(qū)域中的破裂，諸如自由流動(dòng)的造影劑。該方法減小了系統(tǒng)輸送并與身體的剩余部分相比增加了到目標(biāo)區(qū)域的相對(duì)輸送。
學(xué)術(shù)研究和/或臨床市場(chǎng)可以使用目標(biāo)造影劑。成像造影劑附著和藥物輸送效率可以是期望的。通過(guò)由類型或狀態(tài)來(lái)表征造影劑，在空間和時(shí)間上引導(dǎo)直接‘輸送’超聲波脈沖?？梢蕴峁┢渌鼞?yīng)用。
檢測(cè)非移動(dòng)的造影劑，并對(duì)用戶彩色編碼或突出其中檢測(cè)非移動(dòng)的造影劑的區(qū)域。已經(jīng)附著到內(nèi)皮或相比于自由的那些造影劑為吞噬的造影劑之間的區(qū)分者(differentiator)是造影劑的速度。自由流動(dòng)的造影劑趨向于脈管的中心，因?yàn)樽畹图羟新试诿}管的中間。速度識(shí)別結(jié)合的造影劑，因?yàn)樽杂傻脑煊皠┰诰徛苿?dòng)的或靜止的條件下可能并不保留在脈管的邊緣上。速度信息和檢測(cè)到的信號(hào)信息的組合可以更好地區(qū)別氣泡類型或被附著或被捕獲的氣泡。
可替換地或附加地，兩個(gè)或多個(gè)非線性頻率分量的比率更特別地識(shí)別造影劑。顏色被分配給比率的唯一值，并被疊加在圖像上。
可替換地或附加地，檢測(cè)由于附著而在接收到的回波中引起的變化。通過(guò)白血細(xì)胞吞噬的、結(jié)合到內(nèi)皮的造影劑或限制到任何生理邊界的造影劑展示不同于自由造影劑的特性，這是由于該造影劑周圍的邊界條件中的變化。與自由造影劑相比，邊界條件中的這個(gè)變化可以增加諧振頻率并減小接收到的回波強(qiáng)度。結(jié)合到內(nèi)皮壁的造影劑中的邊界條件的變化除了較高的頻率分量以外還在所發(fā)射的中心頻率附近產(chǎn)生窄帶分量。相比之下，自由造影劑產(chǎn)生較寬的帶響應(yīng)。來(lái)自進(jìn)入心臟肌細(xì)胞的造影劑的信號(hào)相比于自由氣泡在信號(hào)振幅方面減小。
圖1示出了用于利用超聲波表征造影劑的方法。該方法包括表征造影劑的相同或不同類型、狀態(tài)或其它特征的三種不同方法。一種方法監(jiān)控信號(hào)強(qiáng)度方面的變化(動(dòng)作22)，另一種方法監(jiān)控不同頻帶處的信號(hào)強(qiáng)度(動(dòng)作20)，并且還有一種方法識(shí)別與造影劑相關(guān)聯(lián)的速度(動(dòng)作16)。獨(dú)立或任意組合兩種或多種地利用這三種不同的方法。可以提供其它方法，諸如確定絕對(duì)值。此外，可以提供不同的或更少的動(dòng)作，諸如使用具有或不具有突出或成像的任何方法。
在動(dòng)作12中，處理器收集關(guān)于造影劑特征的信息，并區(qū)別造影劑特征。任何區(qū)別可以是任何屬性的區(qū)別。例如，超聲波響應(yīng)區(qū)別不同類型的造影劑、不同尺寸的造影劑、不同狀態(tài)的造影劑(例如自由流動(dòng)的、結(jié)合的、附著的或吞噬的)、或不同含量的造影劑。自動(dòng)執(zhí)行該區(qū)別，諸如通過(guò)處理器響應(yīng)于藥物輸送的用戶活動(dòng)或者涉及其它造影劑的應(yīng)用來(lái)執(zhí)行該區(qū)別。用戶輸入可以輔助處理器，諸如用戶輸入造影劑的類型，用于輔助不同造影劑的自動(dòng)識(shí)別。
處理器響應(yīng)于超聲波信號(hào)。發(fā)射聲能。一些聲能從患者內(nèi)的造影劑反射。為了避免造影劑的破壞，所發(fā)射的能量具有低機(jī)械指數(shù)，具有頻率或具有較少可能破壞造影劑的其它功率特征(例如脈沖長(zhǎng)度)?？商鎿Q地，聲能具有有目的地破壞或爆裂造影劑或?qū)е驴山邮艿钠茐牡妮^高的機(jī)械指數(shù)。
在靜脈內(nèi)或通過(guò)其它技術(shù)應(yīng)用造影劑?？梢允褂萌魏维F(xiàn)在已知或后來(lái)研發(fā)的造影劑。造影劑是通過(guò)爆裂、振動(dòng)或反射能量來(lái)響應(yīng)于聲能的微球體、微泡或其它小結(jié)構(gòu)。造影劑可以包括具有醫(yī)藥性質(zhì)的材料或物質(zhì)，或由具有醫(yī)藥性質(zhì)的材料或物質(zhì)形成造影劑，具有醫(yī)藥性質(zhì)的材料或物質(zhì)諸如用于分解斑或與特定的腫瘤或其它細(xì)胞類型交互作用的藥物?？商鎿Q地，造影劑不具有醫(yī)藥物質(zhì)。多于一種類型的造影劑可以在患者中。在成像活動(dòng)(session)期間應(yīng)用造影劑，該成像活動(dòng)諸如15分鐘至一小時(shí)程序，用于在檢查或醫(yī)療程序期間檢查患者。
在通過(guò)動(dòng)作14和16所表示的一種方法中，造影劑區(qū)別流動(dòng)的造影劑和結(jié)合的造影劑。結(jié)合劑可以附著到細(xì)胞或被細(xì)胞吞噬。抑制、不使用或影響相對(duì)減小來(lái)自流動(dòng)的造影劑的信息，并識(shí)別來(lái)自結(jié)合的造影劑的信息，或反之亦然。與自由流動(dòng)的造影劑相比，結(jié)合的造影劑是靜止的或相對(duì)緩慢移動(dòng)的。液體(諸如血液)比鄰近血液的組織或其它結(jié)構(gòu)連續(xù)或周期性地更快速移動(dòng)。結(jié)合到組織或其它結(jié)構(gòu)的造影劑比隨著血液流動(dòng)的造影劑更緩慢地移動(dòng)，或不移動(dòng)。在動(dòng)作18中，然后可以突出來(lái)自靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑的信號(hào)。也可以通過(guò)使用不同的突出在附著的與吞噬的造影劑之間進(jìn)行區(qū)別。
在動(dòng)作14中，從來(lái)自組織或液體的超聲波能量中分離來(lái)自造影劑的超聲波能量或者區(qū)別這兩種能量。區(qū)別或分離相對(duì)于液體和/或組織識(shí)別造影劑?？梢允褂枚沃C波成像，諸如使用利用濾波或脈沖反向進(jìn)行的二次諧波成像?？梢允褂脵z測(cè)非線性基波能量的對(duì)比脈沖序列(CPS)。可以使用提供來(lái)自造影劑的組織和/或液體之間的對(duì)比的其它現(xiàn)在已知或后來(lái)研發(fā)的技術(shù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用在一個(gè)或多個(gè)美國(guó)專利No.6,494,841、6,602,195、6,632,177、6,682,482、6,638,228或者＿＿(申請(qǐng)?zhí)枮镹o.＿＿＿＿(公開(kāi)號(hào)為No.＿＿＿＿(代理人檔案號(hào)為No.2004P08012US)))中所公開(kāi)的造影劑檢測(cè)技術(shù)，在此引入這些專利的公開(kāi)內(nèi)容作為參考。根據(jù)非線性(例如立方)基波或其它非線性響應(yīng)來(lái)定位流動(dòng)的和結(jié)合的造影劑。通過(guò)組合響應(yīng)于以不同的振幅電平進(jìn)行的發(fā)射(諸如響應(yīng)于三個(gè)或更多脈沖(也就是三元組)的發(fā)射)而接收到的超聲波信號(hào)來(lái)檢測(cè)響應(yīng)于造影劑的非線性基波信號(hào)。例如，非線性或立方基波處的能量主要、基本上或幾乎整個(gè)響應(yīng)于造影劑。非線性或立方基波處的能量包括對(duì)組織或液體的較少、很少響應(yīng)或沒(méi)有響應(yīng)。不同脈沖的發(fā)射、接收和組合識(shí)別來(lái)自組織和液體的造影劑。通過(guò)使用發(fā)射和/或接收上的不同的振幅和/或相位，可以提供期望的響應(yīng)特征。
在動(dòng)作16中，識(shí)別造影劑的速度。發(fā)射多個(gè)三元組(或其它子集)的序列或多個(gè)三元組(或其它子集)，以識(shí)別造影劑。得到接收到的信號(hào)的序列，接收到的信號(hào)表示具有較少來(lái)自組織或液體的信息的造影劑的非線性基波或諧波響應(yīng)。例如，使用像在美國(guó)專利No.＿＿(代理人檔案號(hào)為No.2004P08012)或6,638,228中所公開(kāi)的序列的彩色多普勒。重復(fù)非線性基波或其它諧波的檢測(cè)，從而提供用于運(yùn)動(dòng)評(píng)估的數(shù)據(jù)序列。信息的序列允許檢測(cè)通過(guò)造影劑唯一產(chǎn)生的非線性基波信號(hào)中的運(yùn)動(dòng)。由于在動(dòng)作14中抑制組織，所以利用非線性基波信號(hào)(也就是僅利用造影劑)執(zhí)行造影劑的速度評(píng)估。來(lái)自動(dòng)作14的其它序列信息(諸如對(duì)應(yīng)于所識(shí)別的造影劑的二次諧波或線性基波)可被用來(lái)評(píng)估速度。
利用多普勒處理、相關(guān)或其它評(píng)估，評(píng)估流動(dòng)的和結(jié)合的造影劑的速度。為了區(qū)別結(jié)合的造影劑與流動(dòng)的造影劑，去除或減小閾值速度之上的來(lái)自造影劑的信息。減小高速度(諸如與多普勒組織成像相關(guān)聯(lián)的高速度)的雜波濾波器組可以可替換地隔離或相對(duì)增強(qiáng)來(lái)自結(jié)合的造影劑的信息。速度參數(shù)評(píng)估被用于抑制來(lái)自移動(dòng)的造影劑的信號(hào)，并突出靜止的或相對(duì)延緩移動(dòng)的造影劑。
在動(dòng)作14和16的一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射脈沖序列(TX)。沿著掃描線L1或臨近掃描線L1發(fā)射該脈沖序列。該脈沖序列被用于形成多個(gè)樣本，用于根據(jù)回波信號(hào)的立方基波來(lái)評(píng)估造影劑的速度。速度響應(yīng)于來(lái)自該序列的脈沖中的每個(gè)脈沖的回波。
通過(guò)發(fā)射具有變化振幅和相位的示例性三個(gè)脈沖可以獲得立方基波信號(hào)。發(fā)射具有至少兩個(gè)不同振幅電平的多個(gè)脈沖和具有相反相位的多個(gè)脈沖中的至少兩個(gè)。例如將針對(duì)沿著線的每個(gè)深度位置的單個(gè)樣本獲得立方基波信息的脈沖序列表示為[-1]。幅度(也就是與1)表示振幅，并且極性(也就是負(fù)與正)表示相對(duì)定相，此處為180度差。也可以使用具有或不具有極性變化或具有不同的振幅差的[1]以及其它序列。優(yōu)選的是，通過(guò)使用全孔徑的子集(諸如孔徑的偶數(shù)或奇數(shù)元素)實(shí)現(xiàn)1/2振幅脈沖，因此對(duì)于偶數(shù)元素可被表示為1/2e，而對(duì)于奇數(shù)元素表示為1/2o?？梢允褂毛@得期望振幅的其它孔徑分組。
通過(guò)組合響應(yīng)于所發(fā)射的脈沖的信號(hào)來(lái)形成樣本。在一個(gè)實(shí)施例中，相等地加權(quán)和求和每個(gè)脈沖的信號(hào)，但可以針對(duì)接收到的信號(hào)的組合執(zhí)行具有或不具有相位偏移的不相等加權(quán)。將樣本表示為YN。根據(jù)唯一組合形成每個(gè)樣本。在一個(gè)實(shí)施例中，僅針對(duì)該樣本使用被用于給定樣本的發(fā)射脈沖?？商鎿Q地，一個(gè)或多個(gè)脈沖被用于不同的樣本。表1示出了利用使用共享脈沖的接收濾波的沿著一條掃描線的對(duì)比脈沖發(fā)射序列。


表1Xn對(duì)應(yīng)于沿著該掃描線的五個(gè)脈沖的發(fā)射的順序?！?”值是被用于接收信號(hào)的權(quán)重?！?”的位置對(duì)應(yīng)于發(fā)射脈沖和要被加權(quán)的相關(guān)聯(lián)的接收到的信號(hào)。在表1中，輸出針對(duì)相同掃描線的三組樣本Y0、Y1和Y2。
從濾波器塊中將三個(gè)樣本輸出到檢測(cè)器中，諸如輸出到彩色多普勒自相關(guān)檢測(cè)處理器中。根據(jù)三個(gè)樣本或組合信號(hào)，在動(dòng)作16中評(píng)估速度。
表1的Y1樣本可以具有差的線性基波抑制，并且可以污染檢測(cè)到的劑能量和速度評(píng)估。可以為到固定雜波濾波器的輸入重新排序輸入接收信號(hào)，并利用兩個(gè)期望的點(diǎn)執(zhí)行彩色多普勒檢測(cè)。表2表示利用相同發(fā)射序列，但為了組合成兩組樣本而重新排序得到的接收到的信號(hào)。

表2廢棄或避免不期望的輸出樣本的可替換方法包括抽取濾波和一般的矩陣濾波?？梢允褂庙憫?yīng)于輸入到自相關(guān)操作的立方基波信息的其它期望組合。
多個(gè)序列可被用于計(jì)算立方基波靈敏的造影劑速度。附加點(diǎn)可被添加到該序列，以改進(jìn)速度評(píng)估的質(zhì)量，諸如在表3中所示。

在表3中，評(píng)估樣本表示組合信號(hào)組的數(shù)量或速度評(píng)估的樣本輸出。雜波濾波器表示針對(duì)被用于獲得樣本的接收到的發(fā)射脈沖信號(hào)的移動(dòng)窗的加權(quán)。提供重新排序圖案，以將期望數(shù)據(jù)給予雜波濾波器，用于形成樣本。可以使用其它順序。
序列可適于提供針對(duì)動(dòng)作14中的低速的改進(jìn)的靈敏度。脈沖在該序列內(nèi)在時(shí)間上被間隔開(kāi)不等的距離。例如，用于檢測(cè)立方基波信息的脈沖一起在時(shí)間上比用于評(píng)估速度的脈沖組更接近地被發(fā)射。由于不同的所發(fā)射脈沖被用于不同的樣本，所以沿著線或鄰近線的脈沖序列可以提供被用于高速率(也就是在時(shí)間上相對(duì)接近地間隔)的每個(gè)樣本的脈沖，但具有被用于在時(shí)間上間隔更遠(yuǎn)的速度評(píng)估的不同樣本的脈沖。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)隔行掃描其它序列的脈沖而獲得序列的脈沖的空間分布。例如，被用于形成不同(諸如相鄰的)掃描線上的樣本的脈沖序列利用給定掃描線的脈沖的隔行掃描地被發(fā)射。隔行掃描提供了來(lái)自在兩個(gè)不同序列對(duì)的給定序列的脈沖之間的其它序列的不同數(shù)量的脈沖，從而導(dǎo)致給定序列的脈沖之間的時(shí)間的變化，其中，序列與被用于評(píng)估速度的兩個(gè)或多個(gè)樣本的脈沖相關(guān)聯(lián)。
在用于隔行掃描的一個(gè)實(shí)施例中，使用脈沖之間在時(shí)間上的相等間隔。該隔行掃描類似于針對(duì)傳統(tǒng)的彩色多普勒的低速標(biāo)度設(shè)置(scale setting)的隔行掃描。例如，如果低樣本隔行掃描率(FSIR)是3(也就是以隔行掃描的形式獲取三個(gè)在空間上不同的掃描線的數(shù)據(jù))，并且樣本計(jì)數(shù)(也就是每條掃描線的脈沖的數(shù)量)是6，然后利用下面的排序獲取總共18次啟動(dòng)(firing)空間線 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3|-PRI-|根據(jù)慣例，PRI被定義為相同空間位置的脈沖之間的時(shí)間間隔。PRI對(duì)應(yīng)于由用戶設(shè)置的速度標(biāo)度。具有示出孔徑加權(quán)圖案的相同的隔行掃描序列的6脈沖對(duì)比脈沖序列被設(shè)置為1(e)2(e)3(e)1(-1)2(-1)3(-1)1(o)2(o)3(o)1(e)2(e)3(e)1(-1)2(-1)3(-1)1(o)2(o)3(o)單獨(dú)啟動(dòng)之間的時(shí)間是PRI/3，或更通常地為PRI/FSIR。
通過(guò)獲取具有長(zhǎng)PRI的對(duì)比脈沖序列，增加低速度的速度分辨率。例如，樣本相關(guān)在為在時(shí)間上分開(kāi)3*PRI的復(fù)雜雜波濾波器輸出樣本之間?？梢栽诟粜袙呙璧那闆r下，以及由于因?yàn)檩^長(zhǎng)的PRI而相干組合的三元組(也就是被用來(lái)沿著掃描線形成一組樣本的三個(gè)脈沖)的三個(gè)脈沖內(nèi)的運(yùn)動(dòng)引起的不相干性的可能性，增加對(duì)線性基波雜波的靈敏度。為了避免這種不想要的靈敏度，在時(shí)間上更接近地維持被用于給定樣本的脈沖，從而提供該序列脈沖的不相等的時(shí)間間隔。例如，發(fā)射至少六個(gè)第一脈沖。這六個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于兩個(gè)三元組或兩組脈沖，其中，每組具有帶有不同的振幅電平的至少兩個(gè)脈沖和具有不同相位的至少兩個(gè)脈沖。與隔行掃描無(wú)關(guān)地發(fā)射對(duì)應(yīng)于第一組樣本的序列中的三個(gè)脈沖(也就是第一三元組)。然后發(fā)射一個(gè)或多個(gè)其它序列的脈沖。然后，與隔行掃描無(wú)關(guān)地發(fā)射對(duì)應(yīng)于第二組樣本的原始序列中的三個(gè)多個(gè)脈沖(也就是第二三元組)。該實(shí)例序列被通過(guò)下式表示1(e)1(-1)1(o)2(e)2(-1)2(o)3(-1)3(-1)3(o)1(e)1(-1)1(o)2(o)2(-1)2(o)3(e)3(-1)3(o)|-用于速度評(píng)估的3*PRI-|這個(gè)實(shí)例序列為三元組保存高采樣率，同時(shí)為速度靈敏度保持長(zhǎng)的相關(guān)間隔。保持好的線性基波雜波抑制，因?yàn)橐愿邩颖韭?PRI/3)來(lái)執(zhí)行這個(gè)實(shí)例中的第二差分雜波濾波。通過(guò)樣本隔行掃描提供增加的速度分辨率，因?yàn)榭缭綖樵跁r(shí)間上分開(kāi)3*PRI的樣本執(zhí)行自相關(guān)。因?yàn)楦叩乃俣确直媛?，所以可以更好地區(qū)別靜止的和移動(dòng)的造影劑。
在可替換的實(shí)施例中，取代三元組(也就是多組三個(gè)脈沖)，使用多組四個(gè)或更多脈沖來(lái)獲取給定樣本。在另一實(shí)施例中，在用于組合的三元組或脈沖組內(nèi)提供一些隔行掃描，以獲得立方基波信息。與在上面的例子中所示出的相比或與在這些組或這些三元組內(nèi)所使用的相比，在脈沖組之間提供更多或更少的相對(duì)隔行掃描。在一個(gè)實(shí)施例中，利用相同序列中的另一組來(lái)隔行掃描被用于獲得立方基波信息的一組脈沖。在又一個(gè)可替換的實(shí)施例中，序列中的一個(gè)或多個(gè)脈沖被用于產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)樣本。
組合響應(yīng)于每組所發(fā)射的脈沖的接收到的信號(hào)。如上面討論地那樣執(zhí)行組合，以響應(yīng)于立方基波信息獲得沿著掃描線的一個(gè)或多個(gè)樣本。組合響應(yīng)于不同振幅和所定相的脈沖的接收到的信號(hào)，以獲得立方基波信息。在上面的例子中，組合響應(yīng)于第一三元組(也就是標(biāo)記為“1”的前三個(gè)脈沖)的接收到的信號(hào)，并組合響應(yīng)于第二三元組(也就是標(biāo)記為“1”的最后三個(gè)脈沖)的接收到的信號(hào)。通過(guò)針對(duì)序列中的兩個(gè)或多個(gè)組的脈沖中的每一個(gè)組合接收到的信號(hào)，為每個(gè)給定空間位置產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)樣本。
根據(jù)響應(yīng)于該序列的脈沖的立方基波信號(hào)評(píng)估速度。從根據(jù)發(fā)射脈沖的序列形成的兩個(gè)或多個(gè)樣本中評(píng)估給定空間位置處的速度。例如，從使用上面的例子中的“1”序列發(fā)射脈沖獲得的兩個(gè)樣本中評(píng)估速度。該速度區(qū)別結(jié)合的和流動(dòng)的造影劑。
在動(dòng)作14和16的另一個(gè)實(shí)施例中，線性基波信息被用來(lái)區(qū)別結(jié)合的與流動(dòng)的造影劑。定位對(duì)應(yīng)于造影劑的所掃描的區(qū)域的位置。如上面針對(duì)動(dòng)作14所討論的那樣，造影劑區(qū)別于液體或組織。從線性基波信息中評(píng)估速度。利用用于識(shí)別靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑的脈沖來(lái)隔行掃描用于速度評(píng)估的脈沖。一個(gè)或多個(gè)脈沖可被用于速度評(píng)估和靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑識(shí)別。將對(duì)應(yīng)于具有低速度或沒(méi)有速度的靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑的位置識(shí)別為結(jié)合的造影劑。通過(guò)流動(dòng)速度閾值可以去除涉及移動(dòng)的液體的速度信息。更高的速度更可能與非結(jié)合的造影劑相關(guān)聯(lián)。
在動(dòng)作18中，根據(jù)所區(qū)別的特征來(lái)產(chǎn)生圖像。例如利用動(dòng)作14和16，根據(jù)與結(jié)合的造影劑相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)產(chǎn)生圖像。相對(duì)于快速移動(dòng)的造影劑突出來(lái)自靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，不使用或在圖像中不提供來(lái)自快速移動(dòng)的造影劑的信息。為了成像而抑制來(lái)自在液體中快速流動(dòng)的造影劑的信息。該成像是來(lái)自結(jié)合到組織的造影劑的信息的函數(shù)。將較高的速度信息映射成黑色、動(dòng)態(tài)范圍中的較低值、或背景B模式信息。例如，來(lái)自結(jié)合的造影劑的信息是彩色的，而來(lái)自快速移動(dòng)的造影劑的信息被顯示為灰度級(jí)，或替換B模式信息。
作為另一個(gè)例子，如在美國(guó)專利6,679,843(在此引入其公開(kāi)內(nèi)容)中所描述的顯示或映射方法突出所區(qū)別的造影劑。針對(duì)表示所成像的區(qū)域的每個(gè)位置的單獨(dú)顯示標(biāo)記被產(chǎn)生為來(lái)自緩慢移動(dòng)的或靜止的造影劑和快速移動(dòng)的造影劑的信息的所調(diào)制的、非線性函數(shù)。非線性函數(shù)基本上維持與靜止的或緩慢移動(dòng)的組織或造影劑相關(guān)聯(lián)的信息的部分。
作為突出的另一個(gè)例子，不同的色標(biāo)或顏色被用于不同的造影劑。圖2示出了具有為包括模仿組織的幻影內(nèi)的造影劑的模仿脈管的管而添加的彩色信息的圖像的灰度級(jí)表示。背景組織30被顯示為灰度級(jí)信息。彩色顯示造影劑32、34。為了不再?gòu)?qiáng)調(diào)流動(dòng)的造影劑34或以其它方式突出結(jié)合的造影劑32，提供不同的顏色，諸如針對(duì)流動(dòng)的造影劑提供紅色和針對(duì)結(jié)合的造影劑提供金色。在圖2中，結(jié)合的造影劑32被粘到脈管的頂部。為了成像而映射來(lái)自造影劑的速度和/或強(qiáng)度。
作為突出的另一個(gè)例子，不同的顏色被用于區(qū)別附著的劑與吞噬的劑。區(qū)分信號(hào)特征被用來(lái)將不同的顏色分配給“粘著的”氣泡與“吞沒(méi)的”氣泡。
由于造影劑是血管內(nèi)的并且可以結(jié)合到組織，組織結(jié)構(gòu)自身可替換或附加地識(shí)別結(jié)合的造影劑。臨近與組織相同的位置或在該相同位置處的造影劑如組織被結(jié)合。B模式或其它模式邊緣檢測(cè)識(shí)別鄰近流動(dòng)區(qū)域的組織結(jié)構(gòu)(諸如心臟或脈管壁)。根據(jù)靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑和組織結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行圖像上的突出。如果靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑與組織結(jié)構(gòu)間隔開(kāi)，不突出該位置處的信息。突出來(lái)自鄰近組織結(jié)構(gòu)的緩慢移動(dòng)的或靜止的造影劑的強(qiáng)度或速度。
除了圖像上的突出或作為圖像上的突出的替換方案，根據(jù)所區(qū)別的造影劑改變成像或數(shù)據(jù)處理。例如，增加對(duì)應(yīng)于緩慢移動(dòng)的或靜止的造影劑的位置持久性?；趤?lái)自造影劑的能量、速度或強(qiáng)度的空間上適應(yīng)的持久性可以更好地突出或指示結(jié)合的造影劑的位置。
利用區(qū)別于其它位置的結(jié)合的造影劑的位置，將造影劑破壞超聲波脈沖發(fā)射到與緩慢移動(dòng)的或靜止的造影劑相關(guān)聯(lián)的位置。造影劑破壞超聲波脈沖具有高功率、不同的頻率、不同的帶寬、增加的脈沖長(zhǎng)度和/或減小的脈沖重復(fù)間隔，以更可能爆裂或損壞造影劑。在造影劑包括醫(yī)藥的情況下，通過(guò)破壞來(lái)釋放醫(yī)藥?？商鎿Q地，利用治療超聲波處理結(jié)合到組織的造影劑。治療超聲波損壞造影劑以及處理通過(guò)造影劑所識(shí)別的組織。
在與快速移動(dòng)的造影劑相關(guān)聯(lián)的位置處最小化為破壞而發(fā)射的聲能。例如，在結(jié)合的造影劑上或通過(guò)結(jié)合的造影劑設(shè)置發(fā)射的焦點(diǎn)。用戶在彩色編碼的區(qū)域上設(shè)置光標(biāo)或感興趣區(qū)域(ROI)，并然后手動(dòng)激活更高功率脈沖。該系統(tǒng)使用光標(biāo)或ROI來(lái)配置適當(dāng)?shù)牟ㄊ纬?，因此將更高功率脈沖輸送到彩色編碼的區(qū)域，從而最小化內(nèi)容的系統(tǒng)輸送。作為另一個(gè)例子，用戶激活請(qǐng)求利用要利用較高功率脈沖有效詢問(wèn)的特定顏色識(shí)別的所有區(qū)域的按鈕。該系統(tǒng)自動(dòng)聚焦這些區(qū)域中的較高功率的線，諸如在美國(guó)專利No.6,475,148中所公開(kāi)的那樣，在此引入該專利的公開(kāi)內(nèi)容作為參考。作為另一個(gè)例子，當(dāng)緩慢或停止的造影劑與移動(dòng)的造影劑的能量的比率充分高時(shí)，輸送自動(dòng)破壞脈沖。脈管壁與脈管腔周圍的所識(shí)別的像素的平均信號(hào)能量可以限定該比率。允許自由流動(dòng)的造影劑清洗脈管，以便為了藥物輸送而僅破壞目標(biāo)劑?？梢允褂檬謩?dòng)或自動(dòng)產(chǎn)生的區(qū)域。
在用于利用超聲波表征造影劑的另一種方法中，在動(dòng)作20中確定響應(yīng)于造影劑的超聲波信號(hào)的兩個(gè)或多個(gè)非線性頻率分量的相對(duì)強(qiáng)度。在動(dòng)作14中獲得接收到的信號(hào)的非線性分量。圖3示出了相對(duì)于接收到的非線性基波、二次諧波和三次諧波頻譜的發(fā)射頻譜?？梢蕴峁┢渌鄬?duì)振幅和頻譜，諸如子諧波或超諧波頻譜。相對(duì)振幅也可根據(jù)造影劑的一個(gè)或多個(gè)特征變化。監(jiān)控兩個(gè)或多個(gè)非線性頻率分量的相對(duì)強(qiáng)度可以更特別地識(shí)別整個(gè)造影劑內(nèi)的不同特征。在可替換的實(shí)施例中，相對(duì)強(qiáng)度在線性基波響應(yīng)和非線性響應(yīng)之間。
在一個(gè)實(shí)施例中，在檢測(cè)和處理一系列所發(fā)射的脈沖之后，根據(jù)相同的接收到的信號(hào)同時(shí)檢測(cè)多個(gè)分量或頻帶。一個(gè)[發(fā)射]×[接收]序列是
×[1 1 1]，其中同時(shí)檢測(cè)非線性基波、二次諧波和三次諧波能量。通過(guò)濾波分離或隔離不同的分量。更多的窄帶濾波可以幫助導(dǎo)出該比率，同時(shí)較小的窄帶濾波可被用于所顯示的圖像，從而幫助在所顯示的圖像中維持最佳空間分辨率。
在另一個(gè)實(shí)施例中，使用每個(gè)技術(shù)具有唯一頻帶的獨(dú)立技術(shù)。獨(dú)立序列提供期望的頻率分量。為了恰好導(dǎo)出分量A(非線性基波，參見(jiàn)圖3)，可以使用序列
×[-2-1 1 2]，因?yàn)樵撔蛄幸种品至緽。根據(jù)不同的序列可以產(chǎn)生其它分量。如果為了最佳空間分辨率而期望寬發(fā)射脈沖，則像上面的序列那樣的可替換的序列可能是感興趣的，但僅單個(gè)頻帶被期望用于表征造影劑。上面的實(shí)例序列避免由于帶B中的頻率的抑制而泄漏帶B中的頻率。為了避免泄漏，然而相比于具有較少發(fā)射脈沖的序列以丟失的幀率為代價(jià)來(lái)使用可替換的序列。
另一種可替換的方法是使用相同序列的發(fā)射脈沖來(lái)對(duì)接收到的脈沖應(yīng)用不同的權(quán)重，以導(dǎo)出兩個(gè)或多個(gè)分量。例如，使用可替換的序列恰好導(dǎo)出上面給出的分量A，提取分量A。使用
的四個(gè)接收權(quán)重，不必丟失的幀率地提取分量B，因?yàn)椴恍枰l(fā)射附加脈沖。
其比率、差、總和、乘、組合或其它函數(shù)表示相對(duì)強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，比率是對(duì)接收到的信號(hào)的非線性基波分量的二次諧波的比率。例如，該比率可以檢測(cè)附著的造影劑，因?yàn)楦街脑煊皠┛梢哉故据^低的二次諧波與非線性基波的比率。閾值比區(qū)別流動(dòng)的造影劑與結(jié)合的造影劑。
圖4示出了接收到的信號(hào)頻譜和系統(tǒng)框圖。在頻譜曲線中，示出了兩個(gè)不同的頻譜，一個(gè)為自由流動(dòng)的造影劑的頻譜，而另一個(gè)為結(jié)合的造影劑的頻譜。附著到內(nèi)皮或被吞噬的造影劑展示減小的二次諧波信號(hào)和相對(duì)于自由流動(dòng)的造影劑相對(duì)增加的非線性基波信號(hào)。虛線矩形區(qū)域表示頻率，在該頻率上，濾波器選擇相對(duì)于另一個(gè)帶的一個(gè)帶。以如在圖4的下部分中所示出的那樣的兩條不同路徑處理來(lái)自換能器的信號(hào)，每條路徑具有解調(diào)級(jí)“demod”、基帶濾波器“BBF”、以及用于隔離期望頻帶處的信息的對(duì)比特定的檢測(cè)方法(例如使用多事件合成操作的對(duì)比脈沖序列“CPS”方法)。針對(duì)每一個(gè)不同頻帶處的信號(hào)執(zhí)行針對(duì)動(dòng)作14在上面所討論的非線性基波檢測(cè)。查閱表、處理器或其它電路輸出該比率?；诒嚷实臋z測(cè)單獨(dú)地或與運(yùn)動(dòng)檢測(cè)結(jié)合地被用來(lái)突出為靜止的造影劑，并展示減小的諧波與基波比。
在另一實(shí)施例中，確定二次諧波分量與三次諧波分量的比率。該比率區(qū)別造影劑尺寸。例如，較大的比率表示針對(duì)給定頻率和機(jī)械指標(biāo)指數(shù)的較小的造影劑。
在另一實(shí)施例中，確定兩個(gè)或多個(gè)非線性頻率分量與一個(gè)或多個(gè)非線性頻率分量的比率。例如，確定在與非線性基波信號(hào)的比率中的二次和三次諧波信號(hào)的總和。多個(gè)非線性順序與單個(gè)非線性順序相比，以利用包括更多信息的較寬帶寬信號(hào)增加信息內(nèi)容。附著的造影劑可以展示由于從附著的細(xì)胞衰減而引起的較不高順序非線性特性。其它比率組合是可能的。
在另一實(shí)施例中，比率區(qū)別不同類型的造影劑。利用腹部換能器和針對(duì)非線性成像的三個(gè)脈沖序列的1.7MHz的發(fā)射頻率，從非線性基波A、二次諧波B和三次諧波C分量中可得到充分的能量，以通過(guò)比率區(qū)別造影劑。發(fā)射脈沖具有一個(gè)、一又二分之一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或其它數(shù)量的周期。為更多窄帶的更長(zhǎng)的脈沖(例如大約3或4個(gè)周期)可以更好地隔離唯一的頻率分量。每個(gè)脈沖的窄帶濾波也可以隔離分量。不同的造影劑可以具有不同的響應(yīng)。例如，Definity、Sonovue和Sonazoid可以具有不同的響應(yīng)。在相對(duì)于最大0dB電平的近似-20dB發(fā)射功率電平之上，不同造影劑之間的比率可以是類似的。這些發(fā)射電平與造影劑的破壞相關(guān)聯(lián)，并建議所發(fā)射的脈沖之間的相關(guān)損失是主信號(hào)分量。利用高置信度可以不檢測(cè)微泡之間的非線性的唯一差別。在近似-20dB發(fā)射功率電平之下，差可以允許使用比率識(shí)別不同微泡。非線性響應(yīng)的差可被用來(lái)表征微泡類型?？梢允褂闷渌鼡Q能器、頻率、濾波器、相對(duì)于發(fā)射功率和/或發(fā)射脈沖序列的特征的差。
在另一實(shí)施例中，根據(jù)帶寬區(qū)別造影劑特征。相比于線性基波的發(fā)射頻率的非線性基波的帶寬可以區(qū)別造影劑特征。例如，附著的造影劑可以示出較少的非線性特性，因此如果低于所確定的閾值，則背景噪聲(noise floor)以上的特定分貝電平處的帶寬的測(cè)量表示附著。進(jìn)一步附著的造影劑可以比吞噬的造影劑展示更少的非線性特性，因此，帶寬可以是不同的。作為帶寬的替換方案，相對(duì)中心頻率可以區(qū)別造影劑特征。相比于所發(fā)射的波形的線性或非線性基波信號(hào)的中心頻率可以區(qū)別造影劑特征。例如，中心頻率關(guān)系可以區(qū)別通過(guò)白血細(xì)胞捕獲的或滲出到組織中的造影劑與其它造影劑。
在圖1的動(dòng)作18中，根據(jù)相對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生圖像。突出對(duì)應(yīng)于所區(qū)別的造影劑的空間位置或信息，諸如突出劑或結(jié)合的造影劑的類型。例如，將分量之一的信號(hào)強(qiáng)度、用于確定相對(duì)強(qiáng)度的函數(shù)的輸出(例如比率)或與位置相關(guān)聯(lián)的其它檢測(cè)到的值映射到圖像。在顯示器上疊加所映射的信息，諸如B模式或多普勒模式圖像，或?qū)⑺成涞男畔@示為獨(dú)立圖像。在顯示器上可以不同地突出不同的比率值，諸如使用不同的顏色來(lái)突出。例如，利用突出新屬性或造影劑特征的附加的唯一顏色進(jìn)一步彩色編碼從非線性信息中所產(chǎn)生的B模式或多普勒?qǐng)D像。可替換地，針對(duì)為所區(qū)別的造影劑特征而識(shí)別的位置不同地映射多普勒或造影劑信息。
圖1中的動(dòng)作22提供用于利用超聲波表征造影劑的另一種方法。根據(jù)時(shí)間利用超聲波來(lái)監(jiān)控區(qū)域中的造影劑的信號(hào)強(qiáng)度，以更好地表征超過(guò)傳統(tǒng)的內(nèi)洗(wash-in)或沖洗時(shí)間分布的劑特性。如果造影劑的信號(hào)強(qiáng)度變得更弱或弱于相同類型的其它造影劑，可以結(jié)合造影劑。具有或不具有空間跟蹤的所返回的成像信號(hào)的絕對(duì)強(qiáng)度表示是否結(jié)合造影劑。通過(guò)隨著時(shí)間變化比較相同位置中的造影劑的信號(hào)強(qiáng)度，由于結(jié)合，信號(hào)強(qiáng)度可以改變。來(lái)自造影劑的信號(hào)強(qiáng)度的變化或變化的閾值量表示結(jié)合。附著到脈管壁的造影劑可以較少膨脹和緊縮，從而產(chǎn)生較少的非線性信號(hào)，減小所返回的非線性信號(hào)能量。
在不同的時(shí)刻掃描造影劑，但由于狀態(tài)的變化，返回信號(hào)強(qiáng)度根據(jù)造影劑改變。由于組織可以移動(dòng)，可以跟蹤一個(gè)或多個(gè)位置，諸如跟蹤多個(gè)位置的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。使用相關(guān)或其它類似函數(shù)跟蹤斑或結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵煊皠┗蛳嚓P(guān)聯(lián)的組織改變位置，所以根據(jù)時(shí)間跟蹤造影劑或組織到不同的位置。針對(duì)所跟蹤的區(qū)域執(zhí)行信號(hào)強(qiáng)度的比較，從而改進(jìn)空間配準(zhǔn)。
在動(dòng)作18中，根據(jù)不同時(shí)刻的信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生圖像。相對(duì)于具有較大信號(hào)強(qiáng)度的造影劑突出具有較弱信號(hào)強(qiáng)度的造影劑。可替換地，突出具有較大信號(hào)強(qiáng)度的造影劑。其中彩色編碼來(lái)自兩種類型或狀態(tài)的造影劑的信號(hào)的突出包括不是使用不同的亮度或沿著基本上線性的標(biāo)度的其它通常改變而是使用不同的彩色編碼方案?；旧?，非線性映射(例如一個(gè)沒(méi)有顏色，不同的顏色，指數(shù)或其它非線性組合)突出具有不同的特征的造影劑。
圖5示出了用于利用超聲波進(jìn)行造影劑成像的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括發(fā)射和接收射束形成器44、46，射束形成器控制器48，換能器42，檢測(cè)器50，存儲(chǔ)器52，顯示器54和處理器56。另外，可以提供不同的或較少的部件，諸如不具有存儲(chǔ)器52或具有掃描變換器或附加檢測(cè)器的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)是醫(yī)學(xué)診斷超聲波成像系統(tǒng)，但也可以使用相同或不同模態(tài)(超聲波)的其它成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用于獲得立方基波處的信息的對(duì)比脈沖序列(CPS)或用于利用超聲波表征造影劑的其它檢測(cè)技術(shù)。
發(fā)射和接收射束形成器44、46是超聲波發(fā)射器、發(fā)射射束形成器、接收射束形成器、加法器、濾波器、模擬電路、數(shù)字電路或其組合。發(fā)射和接收射束形成器44、46是可操作來(lái)獲得表示立方基波響應(yīng)的超聲波數(shù)據(jù)，諸如通過(guò)發(fā)射脈沖序列和接收響應(yīng)回波來(lái)獲得該超聲波數(shù)據(jù)。發(fā)射和接收射束形成器44、46為每個(gè)接收射束產(chǎn)生超聲波數(shù)據(jù)。接收器將合適的相位和/或時(shí)間延遲用于單獨(dú)的接收信號(hào)，以引起該接收信號(hào)從感興趣的區(qū)域內(nèi)的期望位置中相干地添加。通過(guò)組合響應(yīng)于不同脈沖的射束的接收射束，獲得立方基波信息?？商鎿Q地，使用其它非線性或線性響應(yīng)。
換能器42可以采取任何期望的形式。換能器42可以是壓電的或電容性膜元的1維、1.25維、1.5維、1.75維或2維陣列。
如上面所述的那樣，控制所發(fā)射的信號(hào)的振幅和相位，以提供期望的對(duì)比脈沖序列或其它發(fā)射和接收?qǐng)D案或掃描。射束形成器控制器48(諸如發(fā)射器功率和相位控制)將控制信號(hào)施加到發(fā)射和接收射束形成器44、46，以創(chuàng)建期望的功率和相位的發(fā)射脈沖以及相應(yīng)的接收射束。發(fā)射器功率可以以任何合適的方式改變，如例如通過(guò)調(diào)節(jié)被施加到單獨(dú)換能器元件的電壓，或通過(guò)調(diào)節(jié)被用來(lái)形成特定脈沖的換能器元件(或發(fā)射孔)的數(shù)量來(lái)改變。
為了獲得非線性基波或諧波處的超聲波數(shù)據(jù)，接收射束形成器46包括線路存儲(chǔ)器和加法器或?yàn)V波器，以組合響應(yīng)于該發(fā)射的信號(hào)。來(lái)自接收器的射束形成的信號(hào)被存儲(chǔ)在線路存儲(chǔ)器或?yàn)V波器緩沖器中。線路存儲(chǔ)器或緩沖器可被形成為在物理上分離的存儲(chǔ)器，或可替換地，這些線路存儲(chǔ)器或緩沖器可被形成為公共物理裝置中的所選的位置。針對(duì)給定序列的射束形成的信號(hào)被存儲(chǔ)在線路存儲(chǔ)器或緩沖器中，并然后在加權(quán)加法器中加權(quán)和求和。通過(guò)射束形成器控制器48控制加權(quán)的加法器，諸如通過(guò)接收振幅和相位加權(quán)控制來(lái)控制，該射束形成器控制器48針對(duì)被用在加權(quán)加法器中的振幅和相位提供加權(quán)值。使用模擬或數(shù)字技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器和加法器。通過(guò)以下面所述的任何方式來(lái)加權(quán)獨(dú)立的射束形成的接收信號(hào)，加權(quán)加法器形成合成的輸出信號(hào)。針對(duì)給定空間位置的合成輸出信號(hào)是與非線性基波或其它頻率響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的樣本。
在前面的例子中，從已經(jīng)射束形成的接收信號(hào)的加權(quán)總和中形成合成的輸出信號(hào)。在基帶、中間頻率(IF)或射頻(RF)處并在射束形成之前或之后可以執(zhí)行加權(quán)總和。類似地，在掃描變換之前或之后可以執(zhí)行加權(quán)總和。可替換地，利用或不利用線路存儲(chǔ)器或緩沖器和加法器獲得線性基波響應(yīng)。
檢測(cè)器50是B模式檢測(cè)器、多普勒檢測(cè)器、脈動(dòng)波多普勒檢測(cè)器、相關(guān)處理器、傅立葉(Fourier)變換處理器、專用集成電路、通用處理器、控制處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)字信號(hào)處理器、模擬電路、數(shù)字電路、其組合或其它現(xiàn)在已知或后來(lái)研發(fā)的裝置，用于針對(duì)來(lái)自射束形成的超聲波樣本的顯示檢測(cè)信息。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器50根據(jù)表示相同區(qū)域或門位置的多個(gè)樣本實(shí)現(xiàn)快速傅立葉變換。每一個(gè)樣本響應(yīng)于立方基波或其它非線性頻率，以便從非線性響應(yīng)信息中可以產(chǎn)生脈動(dòng)波多普勒顯示。
在另一實(shí)施例中，根據(jù)超聲波數(shù)據(jù)或樣本，檢測(cè)器50可操作來(lái)評(píng)估速度、方向和/或能量值。將兩個(gè)或多個(gè)樣本或組合信號(hào)輸入到檢測(cè)器50。檢測(cè)器50確定自相關(guān)性函數(shù)的第一和第二系數(shù)。一階系數(shù)評(píng)估能量，而二階系數(shù)評(píng)估速度。通過(guò)保留符號(hào)和去除幅度，從速度值中導(dǎo)出方向?？梢允褂迷u(píng)估速度和/或能量的其它計(jì)算，諸如互相關(guān)或傅立葉變換。
存儲(chǔ)器52是查閱表、緩沖器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、其組合或其它現(xiàn)在已知或后來(lái)研發(fā)的裝置，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或查閱表。存儲(chǔ)器52可操作來(lái)存儲(chǔ)示意圖(display map)。該示意圖可以采用多種形式，諸如針對(duì)能量、速度、強(qiáng)度、比率或其組合的獨(dú)立示意圖。在可替換的實(shí)施例中，處理器從一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)輸入源中計(jì)算顯示值。輸出數(shù)據(jù)包括基于所區(qū)別的造影劑特征而突出的位置。
顯示器54是CRT、監(jiān)控器、LCD、平板、投影儀或其它顯示裝置。顯示器54接收用于顯示圖像的顯示值。顯示值被格式化為一維圖像、兩維圖像或三維表示。
處理器56控制射束形成器控制器48、檢測(cè)器50和/或存儲(chǔ)器52的操作。處理器56可以產(chǎn)生圖形(諸如文本)，用于疊加在圖像上。在一個(gè)實(shí)施例中，處理器56接收來(lái)自檢測(cè)器50或接收射束形成器46的信息，用于區(qū)別不同的特征。例如，處理器56組合造影劑和速度信息，以識(shí)別基本上靜止的造影劑。在其它實(shí)例中，處理器56確定非線性頻帶的比率或來(lái)自造影劑的絕對(duì)信號(hào)強(qiáng)度?？商鎿Q地，接收射束形成器46、檢測(cè)器50和/或存儲(chǔ)器52實(shí)現(xiàn)這些方法。
在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)或存儲(chǔ)器(諸如超高速緩沖存儲(chǔ)器、緩沖器、RAM、可移動(dòng)介質(zhì)、硬驅(qū)動(dòng)器或其它計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))上提供用于實(shí)現(xiàn)上面所討論的過(guò)程、方法和/或技術(shù)的指令。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括各種類型的易失性和非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)。響應(yīng)于被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中或其上的一組或多組指令來(lái)執(zhí)行在附圖中所描述的或在此所說(shuō)明的功能、動(dòng)作或任務(wù)。該功能、動(dòng)作或任務(wù)獨(dú)立于特定類型的指令組、存儲(chǔ)介質(zhì)、處理器或處理策略，并且可以通過(guò)單獨(dú)工作或組合工作的軟件、硬件、集成電路、固件、微代碼等來(lái)執(zhí)行。類似地，處理策略可以包括多重處理、多重任務(wù)、并行處理等。在一個(gè)實(shí)施例中，指令被存儲(chǔ)在于可移動(dòng)的介質(zhì)裝置上，用于通過(guò)本地或遠(yuǎn)程系統(tǒng)讀取。在其它實(shí)施例中，指令被存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程位置中，用于通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或在電話線上傳輸。在其它實(shí)施例中，指令被存儲(chǔ)在給定的計(jì)算機(jī)、CPU、GPU或系統(tǒng)內(nèi)。
雖然通過(guò)參照各個(gè)實(shí)施例已在上面說(shuō)明了本發(fā)明，但是仍可以理解，可以進(jìn)行多種改變和修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，意圖認(rèn)為前面的詳細(xì)描述是說(shuō)明性的，而非限制性的，并且可以理解，包括全部等價(jià)物的下面的權(quán)利要求意圖限定本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于利用超聲波表征造影劑的方法，該方法包括利用響應(yīng)于超聲波信號(hào)的處理器(56)，區(qū)別(12)相對(duì)快速移動(dòng)的造影劑和靜止的或相對(duì)緩慢移動(dòng)的造影劑；以及突出(18)來(lái)自相對(duì)于快速移動(dòng)的造影劑的靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，區(qū)別(12)包括響應(yīng)于造影劑檢測(cè)(14)非線性基波信號(hào)，并根據(jù)該非線性基波信號(hào)評(píng)估(16)速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，檢測(cè)(14)非線性基波信號(hào)包括響應(yīng)于具有不同振幅電平的發(fā)射來(lái)接收所述超聲波信號(hào)并組合所述超聲波信號(hào)，并且其中，評(píng)估速度包括至少一次地重復(fù)所述檢測(cè)，并根據(jù)來(lái)自所述第一檢測(cè)和所重復(fù)的檢測(cè)的組合超聲波信號(hào)來(lái)評(píng)估(16)所述速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，突出(18)包括將來(lái)自快速移動(dòng)的造影劑的信息映射成黑色。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，突出(18)包括將來(lái)自快速移動(dòng)的造影劑的信息映射成B模式信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，突出(18)包括將來(lái)自緩慢或靜止的造影劑的信息顯示為彩色的并將來(lái)自快速移動(dòng)的造影劑的信息顯示為灰度級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，區(qū)別(12)包括評(píng)估(16)速度、檢測(cè)(14)造影劑的位置、以及根據(jù)該速度和該造影劑位置利用緩慢移動(dòng)的或靜止的造影劑識(shí)別造影劑位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，區(qū)別(12)包括區(qū)別(12)與流動(dòng)的液體相關(guān)聯(lián)的造影劑和與組織運(yùn)動(dòng)或減慢相關(guān)聯(lián)的造影劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，突出(18)包括將表示所成像的區(qū)域的單獨(dú)顯示標(biāo)記產(chǎn)生為來(lái)自緩慢移動(dòng)的或靜止的造影劑和快速移動(dòng)的造影劑的信息的所調(diào)制的、非線性函數(shù)，該非線性函數(shù)基本上維持與靜止組織相關(guān)聯(lián)的信息的部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，區(qū)別(12)包括區(qū)別液體中流動(dòng)的造影劑與結(jié)合到組織的造影劑，并且其中，突出(18)包括抑制來(lái)自液體中流動(dòng)的造影劑的信息，并根據(jù)來(lái)自結(jié)合到組織的造影劑的信息成像。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，區(qū)別(12)包括確定(20)不同頻帶處的響應(yīng)的比率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，確定(20)所述比率包括確定非線性基波頻率處的超聲波信號(hào)與二次諧波頻帶處的超聲波信號(hào)的比率。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括增加對(duì)應(yīng)于緩慢移動(dòng)的或靜止的造影劑的位置持久性。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，突出(18)包括根據(jù)靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑和組織結(jié)構(gòu)突出(18)信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將造影劑破壞超聲波脈沖發(fā)射到與緩慢移動(dòng)的或靜止的造影劑相關(guān)聯(lián)的位置，同時(shí)最小化造影劑破壞超聲波脈沖到與快速移動(dòng)的造影劑相關(guān)聯(lián)的位置的發(fā)射。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，區(qū)別(12)包括為檢測(cè)靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑而使用脈沖序列的至少不同的振幅電平，以及為了更快速移動(dòng)劑而使用基于多普勒的線性基波技術(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，區(qū)別(12)和突出(18)均進(jìn)一步區(qū)別至少兩種不同類型的靜止的或緩慢移動(dòng)的造影劑。
18.在其中已存儲(chǔ)表示指令的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，該指令可由編程處理器(56)執(zhí)行以用于利用超聲波表征造影劑，該存儲(chǔ)介質(zhì)包括用于以下動(dòng)作的指令抑制與流動(dòng)的造影劑相關(guān)聯(lián)的信息；識(shí)別與結(jié)合的造影劑相關(guān)聯(lián)的信息；以及根據(jù)與結(jié)合的造影劑相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生圖像。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的指令，其中，抑制和識(shí)別包括根據(jù)非線性基波響應(yīng)定位流動(dòng)的和結(jié)合的造影劑，評(píng)估所定位的流動(dòng)的和結(jié)合的造影劑的速度，并且至少減小與流動(dòng)速度相關(guān)聯(lián)的信息。
20.一種用于利用超聲波表征造影劑的方法，該方法包括自動(dòng)確定(20)響應(yīng)于造影劑的超聲波信號(hào)的兩個(gè)或多個(gè)非線性頻率分量的相對(duì)強(qiáng)度；以及根據(jù)該相對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生(18)圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，確定(20)所述相對(duì)強(qiáng)度包括確定二次諧波與非線性基波分量的比率。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，確定(20)所述相對(duì)強(qiáng)度包括確定二次諧波與三次諧波分量的比率。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，確定(20)所述相對(duì)強(qiáng)度包括確定兩個(gè)或多個(gè)非線性頻率分量與一個(gè)或多個(gè)非線性頻率分量的比率。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，確定(20)包括比較非線性帶寬與所發(fā)射的帶寬。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，確定(20)包括測(cè)量接收到的信號(hào)中心頻率。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，產(chǎn)生(18)包括區(qū)別附著的和吞噬的造影劑。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述相對(duì)強(qiáng)度增加持久性。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，產(chǎn)生(18)所述圖像包括根據(jù)所述信號(hào)強(qiáng)度突出(18)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，突出(18)包括根據(jù)所述信號(hào)強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)突出(18)信息。
30.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括將造影劑破壞超聲波脈沖發(fā)射到與緩慢移動(dòng)的或靜止的造影劑相關(guān)聯(lián)的位置，同時(shí)最小化造影劑破壞超聲波脈沖到與所述快速移動(dòng)的造影劑相關(guān)聯(lián)的位置的發(fā)射。
31.一種用于利用超聲波表征造影劑的方法，該方法包括利用超聲波根據(jù)時(shí)間來(lái)監(jiān)控(22)區(qū)域中造影劑的信號(hào)強(qiáng)度；根據(jù)不同時(shí)刻的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)產(chǎn)生圖像；以及突出(18)結(jié)合的與流動(dòng)的造影劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，監(jiān)控包括根據(jù)超聲波信號(hào)的非線性分量來(lái)監(jiān)控。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)時(shí)間來(lái)在空間上跟蹤區(qū)域；其中針對(duì)該區(qū)域執(zhí)行所述監(jiān)控。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，監(jiān)控(22)包括從具有較高的信號(hào)強(qiáng)度的造影劑中識(shí)別具有較弱的信號(hào)強(qiáng)度的造影劑，并且其中，產(chǎn)生所述圖像包括突出(18)相對(duì)于具有較高信號(hào)強(qiáng)度的造影劑而具有較弱信號(hào)強(qiáng)度的造影劑。
全文摘要
利用超聲波表征造影劑。自動(dòng)區(qū)別流動(dòng)的或游離的造影劑與結(jié)合的或相對(duì)靜止的造影劑。在顯示器上突出(18)結(jié)合的或相對(duì)靜止的造影劑。利用相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度(20)或速度(16)，處理器(56)區(qū)別不同類型的造影劑或不同結(jié)合狀態(tài)下的造影劑。區(qū)別附著的造影劑與吞噬的造影劑。根據(jù)時(shí)間監(jiān)控(22)絕對(duì)信號(hào)強(qiáng)度可以表示結(jié)合?？梢允褂眠@些特征中的任何一個(gè)或多個(gè)特征。
文檔編號(hào)G01S5/18GK1943516SQ20061013995
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者P·J·菲利普斯, J·E·喬馬斯, I·M·古拉卡 申請(qǐng)人:美國(guó)西門子醫(yī)療解決公司