超声模拟系统和方法技术方案

本文描述超声成像的系统和方法。更具体地，本文所述的实施方案提供了基于超声物理学的超声模拟器，使得其可能逼真地再现超声检查的大多数共同特征。此外，本文描述了可以影响超声模拟的计算效率的方法。

Ultrasonic simulation system and method

The system and method of ultrasonic imaging are described in this paper. More specifically, the implementation plan described in this paper provides an ultrasonic simulator based on ultrasonic physics, making it possible to reproduce most of the common features of ultrasonic inspection. In addition, this paper describes the method of calculating the computational efficiency that can affect the ultrasonic simulation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声模拟系统和方法
以下描述的实施方案总体上涉及超声模拟的系统和方法。
技术介绍
超声成像模式是基于声能通过组织材料的界面的散射，所述组织材料通过由声学物理学控制的交互而具有不同特性。这些交互提供了生成身体的高分辨率灰度图像(例如，B超图像)以及显示关于血流的信息(例如，彩色多普勒和功率模式图像)所需的信息。当声波被发射到材料中时，反射能量的幅值用于产生超声图像，并且后向散射的超声信号中的频移提供与移动目标(诸如血液)相关的信息。超声成像是一种医学成像模式，其精度可以高度依赖于操作者。超声系统操作者包括超声波检查医师、医生、医学学生、放射科专家和医学技术人员。由超声系统操作者用超声成像系统进行的成功检查涉及就操作者而言的特定技能，包括良好的手眼协调、感兴趣区域(例如目标器官)的正确定位、超声图像的准确解释、超声系统模式的正确使用、超声波物理学的基础知识辅以对图像生成过程的良好理解、以及超声系统参数和成像条件的设置的良好知识。在任何超声系统中可以设置的不同参数的数量使得图像获取和解释成为具有挑战性的任务。此外，所有超声图像的特征散斑图案和临床实践中常常遇到的各种人工痕迹使得所述过程甚至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟超声成像的方法，所述方法包括：将在模拟超声过程期间由操作者保持的假超声换能器的模型存储为用于在所述模拟超声过程期间发射模拟声波的多个点源；存储超声目标模型；通过重复地进行以下各项来计算多个射频信号：计算来自每个点源的模拟声波信号到所述超声目标模型的子集的发射；计算所述超声目标模型的所述子集的发送脉冲响应；通过聚合所述发送脉冲响应来计算总体发送脉冲；从所述总体发送脉冲响应计算总体发送‑接收脉冲响应；以及从所述总体发送‑接收脉冲响应计算射频信号；以及从所述多个射频信号生成超声图像以用于输出到显示器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.20 US 62/135,9251.一种用于模拟超声成像的方法，所述方法包括：将在模拟超声过程期间由操作者保持的假超声换能器的模型存储为用于在所述模拟超声过程期间发射模拟声波的多个点源；存储超声目标模型；通过重复地进行以下各项来计算多个射频信号：计算来自每个点源的模拟声波信号到所述超声目标模型的子集的发射；计算所述超声目标模型的所述子集的发送脉冲响应；通过聚合所述发送脉冲响应来计算总体发送脉冲；从所述总体发送脉冲响应计算总体发送-接收脉冲响应；以及从所述总体发送-接收脉冲响应计算射频信号；以及从所述多个射频信号生成超声图像以用于输出到显示器。2.如权利要求1所述的方法，其中所述超声目标模型包括多个点散射体，其中从所述超声目标模型的所述子集中的每个点源到每个点散射体计算所述模拟声波的所述发射，并且其中针对所述超声目标模型的所述子集中的每个点散射体来计算所述发送脉冲响应。3.如权利要求2所述的方法，其中计算所述发送脉冲响应包括使用所述子集中的每个点源与每个点散射体之间的每个声波信号的相位来计算多个脉冲，所述相位和所述子集中的每个点源与每个点反射器之间的距离成比例。4.如权利要求2所述的方法，其还包括接收用于所述超声目标的预先计算的计算流体动力学流动信息；将所述预先计算的计算流体动力学信息与所述子集的每个点散射体相关联；以及通过后处理所述多个射频信号和所述计算流体动力学信息来输出多普勒超声图像。5.如权利要求2所述的方法，其中所述超声目标包括器官的三维模型，并且所述多个点散射体随机分布在所述器官的所述三维模型内。6.如权利要求2所述的方法，其还包括：将所述超声目标模型分成多个区域；将每个点散射体与所述多个区域中的一个区域相关联；将样本体积定义为其中在模拟超声过程期间来自所述模拟声波的模拟声能被集中的体积；确定完全包含所述样本体积的所述多个区域的子集；以及在模拟超声过程期间确定与所述多个区域的所述子集相关联的所述点散射体的子集。7.如权利要求2所述的方法，其还包括：将样本体积定义为其中来自所述模拟声波的模拟声能超过预定阈值标准的体积，所述阈值标准与所述模拟声能的功率成比例；以及确定落在所述样本体积内的所述点散射体的所述子集。8.如权利要求1所述的方法，其中所述超声目标模型包括三维(“3D”)三角形表面网格，其中通过从每个点源到所述3D三角形表面网格的射线跟踪来计算所述模拟声波的所述发射，并且其中从所述3D三角形表面网格针对每个射线来计算所述发送脉冲响应。9.如权利要求1所述的方法，其中计算多个射频信号包括：通过3D位置传感器和3D定位参考模块来确定所述假换能器相对于超声目标的模拟位置的位置和取向。10.如权利要求1所述的方法，其中计算总体发送-接收脉冲响应包括对所述总体发送脉冲响应进行自卷积。11.如权利要求1所述的方法，其中在第一处理器上执行所述多个射频信号中的第一射频信号，并且在第二处理器上执行所述多个射频信号中的第二射频信号。12.如权利要求1所述的方法，其还包括通过插件软件模块来再现特定超声系统的行为或外观。13.如权利要求2所述的方法，其中所述子集中的每个点散射体与给定组织的反射系数相关联，所述子集中的每个点散射体位于所述给定组织内。14.如权利要求1所述的方法，其还包括：对准所述射频信号；以及计算所述射频信号的包络。15.如权利要求14所述的方法，其中所述对准包括用空信息填充所述射频信号。16.如权利要求14所述的方法，其还包括在所述射频信号之间应用低通插值滤波器来扩展所述序列。17.一种用于模拟超声成像的系统，所述系统包括：至少一个处理器；存储装置，其将在模拟超声过程期间由操作者保持的假超声换能器的模型存储为用于在所述模拟超声过程期间发射模拟声波的多个点源，并且存储超声目标模型和计算机可读指令，所述计算机可读指令在由所述至少一个处理器执行时致使所述处理器：通过重复地进行以下各项来计算多个射频信号：计算来自每个点源的模拟声波信号到所述超声目标模型的子集的发射；计算所述超声目标模型的所述子集的发送脉冲响应；通过聚合所述发送脉冲响应来计算总体发送脉冲；从所述总体发送脉冲响应计算总体发送-接收脉冲响应；以及从所述总体发送-接收脉冲响...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·阿吉拉尔，D·斯坦曼，R·S·C·科博尔德，
申请(专利权)人：多伦多大学管理委员会，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA