對所述指令的執(zhí)行還令所述處理器確定所述至少兩個頻率與所述機(jī)械屬性之間 的幕次定律關(guān)系。本文中所使用的幕次定律關(guān)系是常規(guī)的數(shù)學(xué)用途?；旧?，機(jī)械屬性具 有對頻率的指數(shù)的依賴性。對所述指令的運(yùn)行還令處理器使用所述幕次定律關(guān)系和校準(zhǔn)數(shù) 據(jù)來確定所述對象內(nèi)所述聲學(xué)分散元素的濃度分布。該實(shí)施例可W是有益的，運(yùn)是因?yàn)榭?W只通過所述對象內(nèi)的所述剪切波的傳播來確定微結(jié)構(gòu)或者基本上為所述對象內(nèi)的所述 聲學(xué)分散元素的所述濃度?？蒞確定關(guān)于單個種類的分散元素的濃度的信息W及關(guān)于具有 尺寸分布的分散元素的信息。運(yùn)也可W包括不同類型的分散元素的混合?？蒞關(guān)于晶粒尺 寸分布來表征所述微結(jié)構(gòu)，所述顆粒尺寸分布可W描述分散元素的若干尺寸的濃度。
[0027] 運(yùn)可W具有各種用途，例如檢測母體內(nèi)顆粒的濃度，或者甚至可W具有醫(yī)學(xué)應(yīng)用， 例如檢測對象內(nèi)的血管或其他目標(biāo)的密度。運(yùn)對于推斷關(guān)于所述分散元素的性質(zhì)的信息也 可W是有用的。例如，血管的尺寸和密度可W遵循在對象內(nèi)的特定分布。知悉該信息對于 診斷或研究目的可W是有用的。
[0028] 所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可W采取不同的形式，例如可W通過采取在己知的濃度內(nèi)對對象的 經(jīng)驗(yàn)測量來確定所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，或者也可W通過對散射進(jìn)行理論研究或?qū)碜运雎晫W(xué)分 散元素的所述剪切波的散射進(jìn)行建模來確定所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0029] 在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)裝置還包括醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)用于測 量所述剪切波數(shù)據(jù)。對所述機(jī)器可執(zhí)行指令的運(yùn)行令所述處理器使用所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)來 采集所述剪切波數(shù)據(jù)。如本文中所使用的所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是能夠無創(chuàng)地檢測剪切波在所 述對象內(nèi)的行進(jìn)的任何成像系統(tǒng)。范例將包括超聲系統(tǒng)和磁共振成像系統(tǒng)。
[0030] 在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是超聲系統(tǒng)。所述超聲系統(tǒng)能夠采集超聲數(shù) 據(jù)。所述超聲系統(tǒng)能夠通過跟蹤所述超聲數(shù)據(jù)中的斑紋圖樣來確定所述剪切波。斑紋圖樣 是超聲圖像中的強(qiáng)度圖樣，所述強(qiáng)度圖樣由來自多個波陣面(wave化ont)的相互干設(shè)而產(chǎn) 生。運(yùn)樣，所述斑紋圖樣取決于所述對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。隨著所述對象由于剪切波而在內(nèi)部 移動，圖像中的所述斑紋圖樣將移動。運(yùn)種對所述斑紋圖樣的位置的跟蹤允許確定所述對 象的所述內(nèi)部移動。運(yùn)可W被用來創(chuàng)建剪切波波陣面行進(jìn)通過所述對象的圖。運(yùn)樣，可W 直接從所述超聲數(shù)據(jù)導(dǎo)出所述剪切波數(shù)據(jù)。該實(shí)施例可W是有益的，運(yùn)是因?yàn)槌暿菬o創(chuàng) 的并且實(shí)現(xiàn)對所述剪切波數(shù)據(jù)的測量，而不對所述對象造成任何損傷。
[0031] 在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是磁共振成像系統(tǒng)。所述磁共振成像系統(tǒng) 能夠采集磁共振彈性成像數(shù)據(jù)。所述磁共振成像系統(tǒng)能夠使用所述磁共振彈性成像數(shù)據(jù) 來確定所述剪切波數(shù)據(jù)。在Rump等人的期刊文章"化actional Encoding of Harmonic Modtions in MR Elastogra地y"(Ma即etic Resonance in Medicine, 57:388-395 (2007)) 中對磁共振彈性成像進(jìn)行了詳細(xì)解釋。該文章中所描述的部分MRE技術(shù)適用用于本發(fā)明。
[0032] 該實(shí)施例可W是有益的，運(yùn)是因?yàn)榇殴舱癯上衲軌蚍浅?zhǔn)確地測量對象的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)的諧波運(yùn)動。運(yùn)將實(shí)現(xiàn)根據(jù)時間對在對象的不同部分中的剪切波傳播的測量。
[0033] 在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)裝置還包括振動系統(tǒng)，所述振動系統(tǒng)能夠誘發(fā)所述對 象中的所述剪切波。對所述機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述振動系統(tǒng)來引 起所述對象中的剪切波。所述剪切波數(shù)據(jù)描述由所述振動系統(tǒng)創(chuàng)建的所述剪切波。該實(shí)施 例是特別有利的，運(yùn)是因?yàn)樗鲠t(yī)學(xué)裝置能夠生成所述對象中的剪切波并且能夠自動地采 集所述剪切波數(shù)據(jù)。
[0034] 在另一實(shí)施例中，所述振動系統(tǒng)是超聲換能器或機(jī)械致動器。
[0035] 在另一實(shí)施例中，所述振動系統(tǒng)是高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系 統(tǒng)能夠使用聲福射力來誘發(fā)所述剪切波。高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)操作的頻率可能太高W致于 不能被用于直接生成剪切波。然而，聚焦在所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)的焦點(diǎn)上的超聲可W 是脈沖的或是被調(diào)制的。運(yùn)種脈沖或調(diào)制生成隨時間變化的聲福射力。該實(shí)施例可W是特 別有益的，運(yùn)是因?yàn)樗黾羟胁蒞被選擇性地生成為起源于所述對象內(nèi)的特定點(diǎn)。運(yùn)在 想要對所述對象的特定部分進(jìn)行內(nèi)部研究的情況下可W是特別有用的。
[0036] 在另一實(shí)施例中，所述振動系統(tǒng)能夠生成具有在10化至1000化之間的頻率的剪 切波。該實(shí)施例可W是特別有價值的，運(yùn)是因?yàn)檫\(yùn)是可W在組織內(nèi)生成剪切波的頻率。
[0037] 在另一實(shí)施例中，所述剪切波數(shù)據(jù)、所述機(jī)械屬性、所述幕次定律關(guān)系、W及所述 聲學(xué)分散元素的濃度分布具有二維空間依賴性或=維空間依賴性。該實(shí)施例可W是有利 的，運(yùn)是因?yàn)橹に鰧ο髢?nèi)的所述聲學(xué)分散元素的二維或=維分布可W是有益的。
[0038] 在另一實(shí)施例中，對所述機(jī)器可執(zhí)行指令的運(yùn)行還令所述處理器執(zhí)行W下中的任 一項(xiàng)：將所述聲學(xué)分散元素的濃度分布存儲在所述存儲器中、在顯示器上顯示所述聲學(xué)分 散元素的濃度分布、經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將所述聲學(xué)分散元素的濃度分布發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、 W及它們的組合。
[0039] 在一些實(shí)施例中，所述聲學(xué)分散元素的濃度分布可W是利用其他圖形信息來顯示 的，例如使用所述磁共振成像系統(tǒng)或診斷超聲系統(tǒng)采集的醫(yī)學(xué)圖像或圖像來顯示。
[0040] 在另一實(shí)施例中，對所述機(jī)器可執(zhí)行指令的運(yùn)行還令所述處理器通過對根據(jù)剪切 波頻率的所述聲學(xué)分散元素對剪切波的散射進(jìn)行建模來生成所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在所述模型 中，所述聲學(xué)分散元素的尺寸也可W是變化的。在數(shù)值模型中，還易于在執(zhí)行所述建模時選 擇尺寸的分布和/或濃度的分布。運(yùn)樣，分析可W擴(kuò)展到作為替代分散元件具有尺寸分布 的情況。 陽041] 基本上，所述機(jī)械屬性可W通過對系統(tǒng)的建模根據(jù)頻率而被確定。例如，運(yùn)可WW 各種不同的方式來實(shí)現(xiàn)。例如，可W使用包括周圍母體內(nèi)的分散元素的有限差異模型。在 另一實(shí)施例中，可W使用盒計(jì)數(shù)化OXcounting)算法來確定分形維度，所述分形維度在普 通微分方程中被用來針對機(jī)械屬性預(yù)測幕次定律的頻率依賴性。
[0042]在另一實(shí)施例中，所述機(jī)械屬性是W下中的任一項(xiàng)：彈性、粘度、傳播或傳播速度、 所述剪切波的衰減、W及所述剪切波的分散關(guān)系。
[0043] 在另一方面中，本發(fā)明提供了一種包括機(jī)器可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述 機(jī)器可執(zhí)行指令用于由控制醫(yī)學(xué)裝置的處理器運(yùn)行。所述醫(yī)學(xué)裝置能夠確定對象內(nèi)的聲學(xué) 分散元素的濃度分布。對所述指令的運(yùn)行令所述處理器針對至少兩個頻率來接收描述所述 對象內(nèi)的剪切波的傳播的剪切波數(shù)據(jù)。對所述指令的運(yùn)行還令所述處理器使用在所述至少 兩個頻率中的每個處的所述剪切波數(shù)據(jù)來確定所述對象的機(jī)械屬性。對所述指令的運(yùn)行還 令所述處理器確定所述至少兩個頻率與所述機(jī)械屬性之間的幕次定律關(guān)系。對所述指令的 運(yùn)行行還令所述處理器使用所述幕次定律關(guān)系和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定所述聲學(xué)分散元素的濃 度分布。
[0044] 在另一方面中，本發(fā)明提供了一種確定對像內(nèi)的聲學(xué)分散元素的濃度分布的方 法。所述方法包括針對至少兩個頻率來接收描述剪切波在所述對象內(nèi)的傳播的剪切波數(shù)據(jù) 的步驟。所述方法還包括使用在所述至少兩個頻率中的每個處的所述剪切波數(shù)據(jù)來確定所 述對象的機(jī)械屬性的步驟。所述方法還包括確定所述至少兩個頻率與所述機(jī)械屬性之間的 幕次定律關(guān)系的步驟。所述方法還包括使用所述幕次定律關(guān)系和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定所述對象 內(nèi)的所述聲學(xué)分散元素的濃度分布的步驟。
[0045] 在另一實(shí)施例中，所述方法還包括根據(jù)分散元素的濃度分布來測量針對多個頻率 的校準(zhǔn)幕次定律關(guān)系的步驟。因此，基本上，在生成所述剪切波的不同頻率處，可W通過使 用含有不同濃度的分散元素或分散元素的不同濃度分布的對象或體模來W經(jīng)驗(yàn)確定所述 幕次定律關(guān)系。所述方法還包括使用所述校準(zhǔn)幕次定律關(guān)系來根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù) 的步驟。如果所述分散元素的濃度分布W及所述分散元素的尺寸已知是優(yōu)先的，則可W進(jìn) 行運(yùn)些測量并且可W使用運(yùn)些測量來直接地W經(jīng)驗(yàn)確定所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0046] 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的前述實(shí)施例中的一個或多個可W被組合，只要所組合的實(shí)施 例不相互排斥。
【附圖說明】
[0047]W下將僅通過范例的方式并且參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中：
[0048] 圖1示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖；
[0049] 圖2圖示了醫(yī)學(xué)裝置的范例；
[0050] 圖3圖示了醫(yī)學(xué)裝置的另外的范例；
[0051] 圖4圖示了醫(yī)學(xué)裝置的另外的范例；
[0052] 圖5圖示了醫(yī)學(xué)裝置的另外的范例；
[0053] 圖6和圖7圖示了一系列圖像，所述一系列圖像被用于圖示確定聲學(xué)分散元素的 濃度分布的方法的部分；
[0054] 圖8圖示了用來計(jì)算顆粒濃度的多個解； 陽化5] 圖9示出了圖示可W如何確定正確解的流程圖；
[0056]圖10示出了具有嵌入顆粒的膠態(tài)凝膠樣本的光學(xué)顯微圖像； 陽057] 圖11圖示了實(shí)驗(yàn)設(shè)置；
[0058]圖12示出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線圖；
[0059] 圖13示出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的另外的曲線圖；
[0060] 圖14示出了針對固定的顆粒尺寸的不同密度的盒計(jì)數(shù)結(jié)果；
[0061] 圖15示出了根據(jù)濃度的分形維度壯的范例；
[0062] 圖16示出了在D= 2的情況下根據(jù)去的特征長度C(運(yùn)里W像素為單位，= ym);并且
[0063] 圖17示出了針對總滯后時間a(t)對兩種貢獻(xiàn)的示意性描繪。 W64] 附圖標(biāo)記列表： 陽0化]200醫(yī)學(xué)裝置
[0066] 202計(jì)算機(jī)
[0067] 204 硬件接口
[0068] 206處理器
[0069] 208用戶界面
[0070] 210計(jì)算機(jī)存儲裝置
[0071] 212計(jì)算機(jī)存儲器 陽072] 214剪切波數(shù)據(jù)
[0073] 216機(jī)械屬性 陽074] 218幕次定律關(guān)系
[00巧]220聲學(xué)分散元素的濃度分布 陽076] 222校準(zhǔn)數(shù)據(jù)
[0077] 224控制模塊
[0078] 226剪切波數(shù)據(jù)處理模塊
[0079] 228幕次定律確定模塊
[0080] 230濃度確定模塊
[0081] 232校準(zhǔn)數(shù)據(jù)生成模塊
[0082] 300醫(yī)學(xué)裝置
[0083] 302醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)
[0084] 304成像區(qū)域 陽0化]306對象
[0086] 308對象支撐體
[0087] 310機(jī)械致動器
[0088] 312機(jī)械致動器控制器
[0089] 314剪切波
[0090] 316醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)
[0091] 318圖像處理模塊
[0092] 400醫(yī)學(xué)裝置
[0093] 402磁共振成像系統(tǒng)
[0094] 404 磁體 陽0巧]406磁體的膛
[0096] 408成像區(qū)域
[0097] 410磁場梯度線圈
[0098] 412磁場梯度線圈電源
[0099] 414射頻線圈 陽10