一种超声成像装置的宽声场成像方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超声成像装置的宽声场成像方法，包括：建立直角坐标系，计算所有阵元的直角坐标；计算发射的起始点和方向，建立发射方向矢量；根据发射起始点和聚焦深度，计算焦点坐标；建立从焦点指向参与发射的阵元的矢量，计算其模值以及其与发射方向矢量之间的夹角；根据夹角、声场展宽系数和声速，计算阵元的发射延时；根据计算的延时进行宽声场发射，并获取超声图像。本发明专利技术的宽声场成像方法能够适用于各种探头，且易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种超声成像装置的宽声场成像方法
本专利技术涉及一种超声成像装置的宽声场成像方法。
技术介绍
传统的超声设备发射聚焦一般采用点聚焦，聚焦中心即为焦点。点聚焦实现简单，焦区范围内声场强度大，成像分辨率高；但在焦区之外，成像会有畸变失真。为了使整场成像清晰，又提出了多焦点发射的方式，在同一个发射位置进行多次发射，形成多个不同深度下的焦点，每次接收只接收相应焦点附近的回波数据，保证每个焦点附近均清晰成像。点聚焦的主要缺点是焦区狭窄，只能覆盖成像区域中的一小块区域。若要求成像分辨率高，则要求发射声场能够覆盖整个成像区域，发射次数较大，而这会降低图像帧率；在一些对图像帧率要求较高的场合，发射次数限制较小，发射声场只能覆盖部分成像区域，这就会降低成像分辨率。针对图像质量和图像帧率之间的矛盾，一些专利中提出了宽声场发射的方法，展宽每次发射声场，使得只需发射较少次数就能覆盖整个成像区域，进而获得帧率高且质量好的图像。现有已提出的方法大致可以划分为两类：一类是采用硬件优化的方法展宽发射声场，比如通过给发射孔径加窗来展宽发射主瓣；一类是通过控制通道延时来展宽发射声场，比如将发射孔径划分为几部分，每个部分单独聚焦，形成横向分布的多个焦点，来趋近声场展宽的效果。第一类方法对硬件的要求较高，实际中较少采用；第二类方法则易于集成到传统的超声设备中，应用较为普遍。虽然点聚焦的方式被广泛采用，但目前尚未提出一种能普遍适用于各种情况的宽声场发射方法。目前所提出的方法大多只针对某种特定情况，比如线阵探头和凸阵探头采用的展宽方法可能不一样，偏转与不偏转采用的方法可能也不一样。虽然实现了展宽的效果，但方法之间的差异性会给控制器增加负担。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种超声成像装置的宽声场成像方法，本专利技术的宽声场成像方法能够适用于各种探头，且易于实现。一种超声成像装置的宽声场成像方法，所述方法包括以下步骤：a.以超声探头的中心为直角坐标系的原点建立直角坐标系，根据超声探头上所有阵元与超声探头中心的相对位置关系，计算超声探头所有阵元的直角坐标；b.根据超声成像装置设定的发射方式，计算发射的起始点和方向，建立发射方向矢量，发射方向矢量由发射起始点沿着发射方向指向超声探头焦点；c.根据发射起始点A和超声成像装置的聚焦深度FocusDepth，计算超声探头焦点坐标B；d.建立从超声探头焦点指向参与发射的阵元的矢量，计算该矢量的模值Dist以及该矢量与发射方向矢量之间的夹角θ；e.根据夹角θ、声场展宽系数k和声速c，计算阵元的发射延时DelayTime：DelayTime＝[FocusDepth*(k/cosθ+1‐k)-Dist]/c+OffsetTime其中，k大于0小于1，OffsetTime为发射群时延，具体值由超声成像装置决定；f.根据计算的发射延时进行宽声场发射，并获取超声图像。所述超声探头为线阵探头、凸阵探头或相控阵探头。所述发射起始点为计算发射延时的参考点。所述声场展宽系数k表征声场的展宽程度，k趋于1时，声场趋近平面波；k趋于0时，声场趋近点聚焦。本专利技术的宽声场成像方法能够适用于各种探头，且易于实现。附图说明图1为典型的超声成像装置结构示意图；图2a为典型的点聚焦示意图；图2b为本专利技术所述的宽声场发射示意图；图2c为本专利技术所述的展宽系数趋于1时的宽声场发射示意图；图3为本专利技术所述的宽声场超声成像方法流程图；图4为本专利技术所述的宽声场发射延时模型示意图；图5为本专利技术所述的计算发射阵元的宽声场发射延时示意图。具体实施方式下面结合附图及本专利技术的实施例对本专利技术的超声成像装置的宽声场成像方法作进一步详细的说明。首先，结合附图2a、2b和2c说明展宽发射声场的一般方法。图2a为典型的点聚焦示意图，201指的是发射等相面，202指的是发射焦区。201发射等相面为一段圆弧，圆心为处在202焦区范围内的焦点，因为焦点到等相面满足等声程，因此焦点处声场被叠加增强，焦点附近区域也被不同程度的叠加增强，形成了一小段狭长的焦区。根据惠更斯-菲涅耳原理，可以直观的画出一组圆心在焦点的同心圆等相面。图2b为本专利技术所述的宽声场发射示意图，203指的是发射等相面，204指的是发射焦区。本专利技术的发射等相面203与现有典型的发射等相面201的区别在于，203可以是圆弧或非圆弧，它比201要扁一些，这代表不同发射阵元之间的延时差被缩小。根据惠更斯-菲涅耳原理，可以推测在发射焦区204的焦区范围内，不再存在到203等声程的点，焦区内的点被更均匀的叠加增强，声场被扩展的更开一些，这就形成了展宽的发射声场。图2c为本专利技术所述的展宽系数趋于1时的宽声场发射示意图，此时趋近等延时发射，声场展宽趋近平面波。从上述阐述可以看出，减小发射阵元之间的延时差可以使发射声场展宽，这就是展宽声场的基本出发点。然后，结合图4对本专利技术所采用的宽声场发射延时模型做详细说明。图4中，O为发射起始点，y轴为发射方向，x轴为过发射起始点并与发射方向垂直的直线，E为发射焦点，I为发射阵元，401为过O的点聚焦圆弧等相面，402为过O的宽声场等相面，θ为EI与y轴的夹角，F、G、H分别为EI与401、402、x轴的交点；其中，H和I可重合，或不重合。以下表述中，以声程差代表延时量。根据前面的阐述，当等相面由401变换为402时，声场将被展宽；402需要保持关于y轴对称，以保持展宽后发射方向不变。本专利技术所述的展宽系数定义为:k＝FG/FH，k为常量且大于0小于1；易知，k趋近于0时，402趋近于401，即发射趋近点聚焦；k趋近于1时，402趋近于x轴，即发射趋近平面波。从k的定义中可以看出，这种展宽方式与探头形态无关，可以普遍适用于各种常规探头。根据几何关系，有如下计算公式：FH＝EH-EF＝EO*(1/cosθ‐1)FG＝k*FH＝k*EO*(1/cosθ‐1)EG＝EF+FG＝EO*(k/cosθ+1‐k)IG＝EI-EG＝EI-EO*(k/cosθ+1‐k)IG即代表发射阵元I的延时量，发射延时量DelayTime规范化后如下式：DelayTime＝OffsetTime-IG/c＝[EO*(k/cosθ+1‐k)-EI]/c+OffsetTime其中，c为声速，OffsetTime为发射群延时，具体值由超声成像装置决定，EO为聚焦深度，EI为焦点到阵元的距离。下面，结合实施例对本专利技术做进一步详细说明。本实施例采用的一种超声成像装置，其结构如图1所示，它包括：超声探头102、发射模块103、接收模块104、回波数据处理模块105、控制器106和显示模块107。控制器106控制发射模块103产生发射脉冲，激励超声探头102发射超声波；发射完成后，接收模块103对超声探头102接收的超声回波进行模数转换，并将数字回波信号传给回波数据处理模块105进行处理；处理完成后，图像数据送到显示模块107进行显示。其中，控制器106采用本专利技术的宽声场超声成像方法进行宽声场参数计算，并控制发射模块103进行宽声场发射。所述宽声场超声成像方法流程图如图3所示，下面结合图3、图5对本方法做进一步说明。宽声场超声成像方法包括以下步骤：301.以超声探头的中心为直角坐标系的原点建立直角坐标系，根据超声探头上所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声成像装置的宽声场成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a.以超声探头的中心为直角坐标系的原点建立直角坐标系，根据超声探头上所有阵元与超声探头中心的相对位置关系，计算超声探头所有阵元的直角坐标；b.根据超声成像装置设定的发射方式，计算发射的起始点和方向，建立发射方向矢量，发射方向矢量由发射起始点沿着发射方向指向超声探头焦点；c.根据发射起始点A和超声成像装置的聚焦深度FocusDepth，计算超声探头焦点坐标B；d.建立从超声探头焦点指向参与发射的阵元的矢量，计算该矢量的模值Dist以及该矢量与发射方向矢量之间的夹角θ；e.根据夹角θ、声场展宽系数k和声速c，计算阵元的发射延时DelayTime：DelayTime＝[FocusDepth*(k/cosθ+1‐k)‑Dist]/c+OffsetTime其中，k大于0小于1，OffsetTime为发射群时延，具体值由超声成像装置决定；f.根据计算的发射延时进行宽声场发射，并获取超声图像。

【技术特征摘要】
1.一种超声成像装置的宽声场成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a.以超声探头的中心为直角坐标系的原点建立直角坐标系，根据超声探头上所有阵元与超声探头中心的相对位置关系，计算超声探头所有阵元的直角坐标；b.根据超声成像装置设定的发射方式，计算发射的起始点和方向，建立发射方向矢量，发射方向矢量由发射起始点沿着发射方向指向超声探头焦点；c.根据发射起始点A和超声成像装置的聚焦深度FocusDepth，计算超声探头焦点坐标B；d.建立从超声探头焦点指向参与发射的阵元的矢量，计算该矢量的模值Dist以及该矢量与发射方向矢量之间的夹角θ；e.根据夹角θ、声场展宽系数k和声速c，计算阵元的发射延时DelayTime：D...

【专利技术属性】
技术研发人员：李腾飞，胡则肄，
申请(专利权)人：武汉启佑生物医疗电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42