超声流体成像方法及超声流体成像系统技术方案

一种超声流体成像方法及超声成像系统，其系统包括：探头(1)；发射电路(2)，用于激励上述探头向扫描目标发射体超声波束；接收电路(4)和波束合成模块(5)，用于接收所述体超声波束的回波，获得体超声回波信号；数据处理模块(9)，用于根据所述体超声回波信号，获得所述扫描目标内的目标点的流体速度矢量信息、三维立体超声图像数据；及空间立体显示装置(8)，用于显示所述三维超声图像数据形成所述扫描目标的空间立体图像，并在所述空间立体图像上叠加所述流体速度矢量信息。所述系统通过3D显示技术为用户提供了更好的、多角度的观察视角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声系统中流体信息成像显示技术，特别是涉及一种超声流体成像方法及超声成像系统。
技术介绍
在医学超声成像设备中，通常的流体显示技术仅基于二维图像的显示。以血流成像为例，超声波辐射到被检查的物体之内，彩色多普勒血流仪与脉冲波和连续波多普勒一样，也是利用红细胞与超声波之间的多普勒效应实现显像的。彩色多普勒血流仪包括二维超声显像系统、脉冲多普勒(一维多普勒)血流分析系统、连续波多普勒血流测量系统和彩色多普勒(二维多普勒)血流显像系统。震荡器产生相差为π/2的两个正交信号，分别与多普勒血流信号相乘，其乘积经模/数(A/D)转换器转变成数字信号，经梳形滤波器滤波，去掉血管壁或瓣膜等产生的低频分量后，送入自相关器作自相关检测。由于每次取样都包含了许多个红细胞所产生的多普勒血流信息，因此经自相关检测后得到的是多个血流速度的混合信号。把自相关检测结果送入速度计算器和方差计算器求得平均速度，连同经FFT处理后的血流频谱信息及二维图像信息一起存放在数字扫描转换器(DSC)中。最后，根据血流的方向和速度大小，由彩色处理器对血流资料作为伪彩色编码，送彩色显示器显示，从而完成彩色多普勒血流显示。通过彩色多普勒血流显示技术，仅显示的是扫描平面上的血流流动速度大小和方向、血流中的流动方式不仅仅只有层流。通常在动脉狭窄处存在涡流等较为复杂的流动情况。二维超声扫描只能反映血流在扫描平面上速度的大小和方向。基于超声二维图像的显示技术，也无法真实再现血管等任何管状或有液体存储的器官内液体的流动情况，基于二维图像的显示技术其往往是孤立的几个切面，或者通过几个切面而重现的伪三维图像，这些都是无法给医生提供更多的、更全面和精确的检测图像信息的。因此有必要基于目前针对流体成像技术进行改进，提供一种更加直观的流体信息显示方案。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术中的不足，提供一种超声流体成像方法及超声成像系统，提供了更加直观的血流信息显示方案，并为用户提供了更好的观察视角。本专利技术的一些实施例中提供了一种超声流体成像方法，其包括：向扫描目标发射体超声波束；接收所述体超声波束的回波，获得体超声回波信号；根据所述体超声回波信号，获取所述扫描目标的至少一部分的三维超声图像数据；基于所述体超声回波信号，获得所述扫描目标内目标点的流体速度矢量信息；显示所述三维超声图像数据形成所述扫描目标的空间立体图像，并在所述空间立体图像上叠加所述流体速度矢量信息。本专利技术的一些实施例中提供了一种超声流体成像系统，其包括：探头；发射电路，用于激励所述探头向扫描目标发射体超声波束；接收电路和波束合成模块，用于接收所述体超声波束的回波，获得体超声回波信号；数据处理模块，用于根据所述体超声回波信号，获取所述扫描目标的至少一部分的三维超声图像数据，并基于所述体超声回波信号，获得所述扫描目标内目标点的流体速度矢量信息；及空间立体显示装置，用于接收所述三维超声图像数据和目标点的流体速度矢量信息，显示所述三维超声图像数据形成所述扫描目标的空间立体图像，并在所述空间立体图像上叠加所述流体速度矢量信息。本专利技术提供了一种基于3D显示技术的超声流体成像和系统，可以在空间立体图像上显示流体运动情况，给观察者提供更多的观测视角。附图说明图1为本专利技术一个实施例的超声成像系统的框图示意图；图2为本专利技术一个实施例的垂直发射的平面超声波束的示意图；图3为本专利技术一个实施例的偏转发射的平面超声波束的示意图；图4为本专利技术一个实施例的聚焦超声波束的示意图；图5为本专利技术一个实施例中发散超声波束的示意图；图6(a)为二维面阵探头阵元示意图，图6(b)为本专利技术中利用二维面阵探头沿某一超声波传播方向进行三维图像扫描的示意图,图6(c)为图6(b)中扫描体相对偏移量的度量方式示意图；图7(a)为本专利技术一个实施例中二维面阵探头阵元分区的示意图，图7(b)为本专利技术一个实施例中体聚焦超声波发射的示意图；图8为本专利技术其中一个实施例的方法流程示意图；图9为本专利技术其中一个实施例的方法流程示意图；图10为本专利技术其中一个实施例的方法流程示意图；图11为本专利技术的其中一个实施例中成像效果示意图；图12为本专利技术的其中一个实施例中叠加有立体光标的成像效果示意图；图13(a)为本专利技术的其中一个实施例中第一模式下流体速度矢量信息计算示意图；图13(b)为本专利技术的其中一个实施例中第二模式下流体速度矢量信息计算示意图；图14(a)为本专利技术一个实施例中两个超声波传播方向发射的示意图；图14(b)为基于图14(a)所示的流体速度矢量信息合成示意图；图15为本专利技术的其中一个实施例中空间立体显示装置的结构示意图；图16为本专利技术的其中一个实施例中空间立体显示装置的结构示意图；图17为本专利技术的其中一个实施例中空间立体显示装置的结构示意图；图18为本专利技术的其中一个实施例中基于第一模式的成像效果示意图；图19为本专利技术的其中一个实施例中基于第二模式的成像效果示意图；图20为本专利技术的其中一个实施例中成像效果示意图；图21为本专利技术的其中一个实施例中具有云朵状团簇体的成像效果示意图；图22为本专利技术一个实施例中目标点被选中形成轨迹的效果示意图；图23为本专利技术一个实施例中一种人机交互方式的结构示意图；图24为本专利技术的一个实施例中同一云朵状的团簇体区域块进行色彩渲染的效果示意图。具体实施方式图1为本专利技术一个实施例的超声成像系统的结构框图示意图。如图1所示，该超声成像系统通常包括：探头1、发射电路2、发射/接收选择开关3、接收电路4、波束合成模块5、信号处理模块6、图像处理模块7和空间立体显示装置8。在超声成像过程中，发射电路2将经过延迟聚焦的具有一定幅度和极性的发射脉冲通过发射/接收选择开关3发送到探头1。探头1受发射脉冲的激励，向扫描目标(例如，人体或者动物体内的器官、组织、血管等等，图中未示出)发射超声波，经一定延时后接收从目标区域反射回来的带有扫描目标的信息的超声回波，并将此超声回波重新转换为电信号。接收电路接收探头1转换生成的电信号，获得体超声回波信号，并将这些体超声回波信号送入波束合成模块5。波束合成模块5对体超声回波信号进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后将体超声回波信号送入信号处理模块6进行相关的信号处理。经过信号处理模块6处理的体超声回波信号送入图像处理模块7。图像处理模块7根据用户所需成像模式的不同，对信号进行不同的处理，获得不同模式的图像数据，例如，二维图像数据、和三维超声图像数据。然后经对数压缩、动态范围调整、数字扫描变换等处理形成不同模式的超声图像数据，如包括B图像，C图像，D图像等二维图像数据，以及可以送入显示设备进行三维图像或空间立体图像显示的三维超声图像数据。图像处理模块7生成的三维超声图像数据送入空间立体显示装置8进行显示，形成扫描目标的空间立体图像。这里的空间立体图像是指利用全息显示技术或基于体三维显示技术在实体空间范围内显示的真三维图像，包括单帧图像或多帧影像。探头1通常包括多个阵元的阵列。在每次发射超声波时，探头1的所有阵元或者所有阵元中的一部分参与超声波的发射。此时，这些参与超声波发射的阵元中的每个阵元或者每部分阵元分别受到发射脉冲的激励并分别发射超声波，这些阵元分别发射的超声波在传播过程中发生叠加，形成被发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声流体成像方法，其包括：向扫描目标发射体超声波束；接收所述体超声波束的回波，获得体超声回波信号；根据所述体超声回波信号，获取所述扫描目标的至少一部分的三维超声图像数据；基于所述体超声回波信号，获得所述扫描目标内目标点的流体速度矢量信息；显示所述三维超声图像数据形成所述扫描目标的空间立体图像，并在所述空间立体图像上叠加所述流体速度矢量信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声流体成像方法，其包括：向扫描目标发射体超声波束；接收所述体超声波束的回波，获得体超声回波信号；根据所述体超声回波信号，获取所述扫描目标的至少一部分的三维超声图像数据；基于所述体超声回波信号，获得所述扫描目标内目标点的流体速度矢量信息；显示所述三维超声图像数据形成所述扫描目标的空间立体图像，并在所述空间立体图像上叠加所述流体速度矢量信息。2.根据权利要求1所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述目标点的流体速度矢量信息包括：所述目标点连续移动到所述空间立体图像中相应位置处而依次对应获得的流体速度矢量。3.根据权利要求2所述的超声流体成像方法，其特征在于，执行所述在所述空间立体图像上叠加所述流体速度矢量信息的步骤时，还包括：标记所述目标点连续移动到相应位置处时对应获得的流体速度矢量，形成随时间变化呈流动状的流体速度矢量标识。4.根据权利要求1所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述空间立体图像中包括根据解剖学组织结构及层次关系用以呈现各个组织结构的立体图像区域,通过配置各个立体图像区域的色彩参数，来与相邻的立体图像区域区分显示；和/或，通过显示所述立体图像区域的轮廓线，来突出显示目标点的流体速度矢量信息。5.根据权利要求1所述的超声流体成像方法，其特征在于，执行在所述空间立体图像上叠加所述流体速度矢量信息的步骤时，通过配置用以在所述空间立体图像中标记所述流体速度矢量信息的流体速度矢量标识的颜色、形状中的其中一种或者两种参数，来与所述空间立体图像中的背景图像部分进行区分显示、或者区分显示流体速度矢量信息的不同速率等级。6.根据权利要求1所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述获取所述扫描目标的至少一部分的空间三维超声图像数据的步骤中，还包括：通过灰阶血流成像技术，获得所述扫描目标的至少一部分的增强型三维超声图像数据。7.根据权利要求6所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述获取所述扫描目标的至少一部分的三维超声图像数据的步骤中，还包括：分割所述增强型三维超声图像数据中用以表征流体区域的感兴趣区域，获得云朵状的团簇体区域块；并，执行所述显示所述三维超声图像数据形成所述扫描目标的空间立体图像的步骤中，还包括：在显示的空间立体图像中显示所述云朵状的团簇体区域块，形成随时间变化呈翻滚状的团簇体。8.根据权利要求7所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述在显示的空间立体图像中显示所述云朵状的团簇体区域块的步骤中，在所述云朵状的团簇体区域块叠加色彩信息。9.根据权利要求8所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述分割所述增强型三维超声图像数据中用以表征流体区域的感兴趣区域获得云朵状的团簇体区域块的步骤中，基于图像灰度分割所述增强型三维超声图像数据中用以表征流体区域的感兴趣区域，获得不同灰度特征的团簇体区域块；并，所述在显示的空间立体图像中显示所述云朵状的团簇体区域块的步骤中，通过不同的色彩渲染所述不同灰度特征团簇体区域块。10.根据权利要求8所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述在所述云朵状的团簇体区域块叠加色彩信息的步骤包括：对于同一云朵状的团簇体区域块，按照所述团簇体区域块内不同区域体的灰度变化叠加不同的色彩进行渲染。11.根据权利要求1所述的超声流体成像方法，其特征在于，通过用以标记目标点流体速度矢量的立体标志物的体积大小或旋转速度来表示流体速度矢量的大小，和/或，通过所述立体标志物上的箭头指向、方向指引部的指向或使立体标志物随时间移动来表征流体速度矢量的方向。12.根据权利要求1所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述基于所述体超声回波信号获得所述扫描目标内目标点的流体速度矢量信息的过程中，所述目标点通过执行以下步骤之一来选择：获取用户输入的分布密度指令，依据所述分布密度指令在所述扫描目标内随机选择所述目标点；获取用户输入的标记位置指令，依据所述标记位置指令获得所述目标点；和根据预先设定的分布密度在所述扫描目标内随机选择所述目标点。13.根据权利要求12所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述方法中，通过移动在所述空间立体图像中显示的立体光标进行选择、或者通过手势输入来选择分布密度或目标点位置，来获取用户输入的分布密度指令或标记位置指令。14.根据权利要求2所述的超声流体成像方法，其特征在于，执行所述在所述空间立体图像上叠加所述流体速度矢量信息的步骤时，还包括：通过关联标志依次跨接同一目标点连续移动到所述空间立体图像中的多个相应位置，形成该目标点的运动行程轨迹，用以在所述空间立体图像中显示。15.根据权利要求14所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述关联标志包括细长柱体、分段式细长柱体或彗尾状标志。16.根据权利要求1所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述基于所述体超声回波信号获得所述扫描目标内目标点的流体速度矢量信息的步骤包括：根据体超声回波信号获得至少两帧三维超声图像数据；根据三维超声图像数据获得在目标点处沿时间方向的梯度，根据三维超声图像数据获得在目标点处沿超声波传播方向的第一速度分量；根据所述梯度和所述第一速度分量，分别获得在目标点处沿第一方向的第二速度分量和沿第二方向上的第三速度分量，所述第一方向、第二方向与超声波传播方向两两相互垂直；根据第一速度分量、第二速度分量和第三速度分量合成获得目标点的流体速度矢量。17.根据权利要求1所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述方法中，从向扫描目标发射体超声波束的步骤开始到获取三维超声图像数据和目标点的流体速度矢量信息的过程包括：向扫描目标发射体平面超声波束，接收所述体平面超声波束的回波，获得体平面超声回波信号，根据所述体平面超声回波信号，获取所述三维超声图像数据，基于所述体平面超声回波信号，获得所述目标点的流体速度矢量信息；或者，向扫描目标分别发射体平面超声波束和体聚焦超声波束，接收所述体平面超声波束的回波，获得体平面超声回波信号，接收所述体聚焦超声波束的回波，获得体聚焦超声回波信号，根据所述体聚焦超声回波信号，获取所述三维超声图像数据，基于所述体平面超声回波信号，获得所述目标点的流体速度矢量信息。18.根据权利要求1所述的超声流体成像方法，其特征在于，所述方法中，基于全息显示技术或基于体三维显示技术显示所述三维超声图像数据，形成所述扫描目标的空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜宜纲，樊睿，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44