通过非线性定位进行的超声成像制造技术

公开了一种非线性超声成像系统和方法。一方面，一种非线性超声成像系统包括：第一换能器，其被配置为沿着扫描线发射第一超声信号；第二换能器，其被配置为沿着扫描线扫描第二超声信号，以使得第一和第二超声信号在多个体素处相交；以及第三换能器，其被配置为接收与第一超声信号和第二超声信号在多个体素处的相互作用相关联的回波。非线性超声成像系统还包括处理器，该处理器被配置为基于回波生成超声图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过非线性定位进行的超声成像相关申请本申请要求2017年5月28日提交的题为“SPECKLE-FREEULTRASOUNDIMAGINGBYNONLINEARLOCALIZATION”的美国临时专利申请No.62/512,048和2017年12月1日提交的题为“NONLINEARCONTRASTULTRASOUNDIMAGING”的美国临时专利申请No.62/593,519的优先权的权益。出于所有目的并通过引用的方式将这些优先权申请中每一个的内容作为整体并入到本文中。
本公开的技术涉及非线性超声成像。
技术介绍
超声成像是用于具有许多期望特征的诊断成像的越来越重要的工具。超声成像用于对患者的内部结构(例如，肌肉、血管、器官)进行成像，并诊断(或排除)各种疾病和状况。超声成像已广泛用于孕妇以监测子宫内胎儿的健康生长。超声波是具有高于人类可听范围的频率的声波，其频率通常可延伸至约20kHz。通过使用超声波发射器或换能器将超声波脉冲发送到患者(或正在成像的其他物体)的组织中来生成超声波图像。超声波在组织进行反射或回波。超声波接收器或换能器接收回波并将其处理成提供有关患者组织的有用信息的图像。最常见的超声图像的类型是B超(B-mode)图像。B超图像示出了成像的组织的二维横截面的声阻抗。组织的声阻抗是由组织中声音的密度和速度的乘积给出的线性弹性属性。超声成像相对于其他形式的医学成像具有多个优点，这是因为它相对较快、提供实时成像、成本低并且不会像X射线诊断那样使患者暴露于电离辐射下。然而，超声成像方法和系统可能会受困于明显的斑点噪声(例如，由于成像的组织的声波向后散射而导致超声图像中出现显著且广泛的背景噪声)的存在，并且超声成像在临床实践中的有用分辨率可能会降低。
技术实现思路
在权利要求书中描述的每个创新都有数个方面，没有哪个方面单独作用于期望的属性。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将简要描述本公开的一些突出特征。本公开的一个方面是一种非线性超声成像方法。该方法包括：发射以第一频率为中心的第一超声信号；发射以第二频率为中心的第二超声信号，其中，发射所述第二超声信号包括：在一定方向上扫描所述第二超声信号，以使得在所述第一超声信号沿着扫描线传播时，所述第二超声信号在沿所述扫描线的多个体素处与所述第一超声信号相交，其中，所述第一频率和所述第二频率不同。所述方法还包括对与沿所述扫描线的所述体素中的所述第一超声信号和所述第二超声信号的相互作用相关联的回波进行处理；以及基于所述处理生成超声图像。所述方法还可以进一步包括：在所述扫描期间，对离散频率之间的所述第一频率和所述第二频率中的至少一个进行频率调制。在所述方法中，处理回波可以进一步包括：至少部分地基于对所述第一频率和所述第二频率中的至少一个的调制来区分所述回波中的两个回波，其中，所述两个回波与所述体素中的相邻体素相关联。在所述方法中，处理回波可以进一步包括频率合成。在所述方法中，处理回波可以进一步包括空间合成。在所述方法中，超声换能器的相控阵可以执行对所述第二超声信号的扫描。所述方法可以进一步包括可视地显示表示所述超声图像的B超图像。在所述方法中，可以识别出在所述方法中显示的所述B超图像中的大约1毫米的尺寸的特征。在所述方法中，与所述体素中的体素相关联的回波的频率对应于所述体素中的所述第一超声信号的第一频率与所述第二超声信号的第二频率之间的差。在所述方法中，所述第一超声信号的第一频率和所述第二超声信号的第二频率相差至少500千赫兹。在所述方法中，产生所述超声图像可以包括以至少10赫兹的帧率实时生成超声图像。本公开的另一方面是一种超声成像系统。该系统包括：第一换能器，其被配置为沿着扫描线发射以第一频率为中心的第一超声信号；第二换能器，其被配置为沿着一定方向扫描以第二频率为中心的第二超声信号，以使得在所述第一超声信号沿着扫描线传播时，所述第二超声信号在沿所述扫描线的多个体素处与所述第一超声信号相交，其中，所述第一频率和所述第二频率不同。该系统还包括第三换能器，其被配置为接收与所述体素的体素中的所述第一超声信号和所述第二超声信号的相互作用相关联的回波，所述回波以第三频率为中心，所述第三频率基于所述第一超声信号的第一频率和所述第二超声信号的第二频率；以及处理电路，其被配置为基于所述回波生成超声图像。在所述超声成像系统中，所述第二换能器可以被配置为对离散频率之间的所述第二超声信号进行频率调制。在所述超声成像系统中，所述处理电路可以被配置为：基于与所述相邻体素相关联的回波的频率，将与来自所述体素的相邻体素的与所述第一超声信号和所述第二超声信号的相互作用相关联的回波进行区分。在所述超声成像系统中，所述第一换能器可以包括超声换能器的线性相控阵列。在所述超声成像系统中，所述第一换能器可以被配置为对离散频率之间的所述第一超声信号进行频率调制。在所述超声成像系统中，所述处理电路可以被配置为执行频率合成。所述超声成像系统还可以包括被配置为在视觉上呈现所述超声图像的显示器。本公开的另一方面是一种超声换能器头。该超声换能器头包括：第一相控换能器阵列，其被配置为发射以第一频率为中心的第一超声信号；第二相控换能器阵列，其被配置为发射以第二频率为中心并且与所述第一超声信号非共线的第二超声信号，所述第一频率和所述第二频率不同；以及第三换能器阵列，其被配置为检测具有与所述第一超声信号和所述第二超声信号的相互作用相关联的频率的回波。在所述超声换能器头中，所述第一相控换能器阵列、所述第二相控换能器阵列和所述第三相控换能器阵列可以包括在公共换能器头上。在所述超声换能器头中，所述第一相控换能器可以被配置为沿一定方向扫描所述第一超声信号，其中，所述第二相控换能器阵列可以被配置为沿一定方向扫描所述第二超声信号并且对离散频率之间的所述第二超声信号的第二频率进行调制，其中，第三相控换能器阵列可以被配置为聚焦在所述第一超声信号和所述第二超声信号的交点处。为了总结本公开，本文已经描述了本专利技术的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，根据任何特定实施例，不一定可以实现所有这些优点。因此，可以以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点的方式来实施或实现本专利技术，而不必实现本文所教导或建议的其他优点。附图说明现在将通过非限制性示例的方式参照附图描述本公开的实施例。图1A示出了根据所公开的技术的实施例的利用相交波束的A-扫描(A-scan)的相交超声脉冲，并且还示出了如何利用相交波束的扫描来形成B-扫描(B-scan)图像。图1B示出了根据所公开的技术的实施例的作为时间函数的图1A的相交波束的超声脉冲和回波的频率。图1C示出了根据所公开技术的实施例的超声脉冲在多个体素处的相交。图1D示出了根据所公开的技术的实施例的被配置为发射具有不同频率的超声信号的换能器以及被配置为接收与来自该换能器的超声信号的相互作用相关联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非线性超声成像方法，所述方法包括：/n发射以第一频率为中心的第一超声信号；/n发射以第二频率为中心的第二超声信号，其中，发射所述第二超声信号包括：在一方向上扫描所述第二超声信号，以使得在所述第一超声信号沿着扫描线传播时，所述第二超声信号在沿所述扫描线的多个体素处与所述第一超声信号相交，其中，所述第一频率和所述第二频率不同；/n对与沿所述扫描线的所述多个体素中的所述第一超声信号和所述第二超声信号的相互作用相关联的回波进行处理；以及/n基于所述处理生成超声图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170528 US 62/512048;20171201 US 62/5935191.一种非线性超声成像方法，所述方法包括：
发射以第一频率为中心的第一超声信号；
发射以第二频率为中心的第二超声信号，其中，发射所述第二超声信号包括：在一方向上扫描所述第二超声信号，以使得在所述第一超声信号沿着扫描线传播时，所述第二超声信号在沿所述扫描线的多个体素处与所述第一超声信号相交，其中，所述第一频率和所述第二频率不同；
对与沿所述扫描线的所述多个体素中的所述第一超声信号和所述第二超声信号的相互作用相关联的回波进行处理；以及
基于所述处理生成超声图像。


2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述扫描期间，对离散频率之间的所述第一频率和所述第二频率中的至少一个进行频率调制。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述处理包括：至少部分地基于对所述第一频率和所述第二频率中的至少一个的调制来区分所述回波中的两个回波，其中，所述两个回波与所述多个体素中的相邻体素相关联。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理包括频率合成。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述处理还包括空间合成。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，超声换能器的相控阵执行所述扫描。


7.根据权利要求1所述的方法，还包括：可视地显示表示所述超声图像的B超图像。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，能识别出所述B超图像中的大约1毫米的尺寸的特征。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述多个体素中的体素相关联的回波的频率对应于所述体素中的所述第一超声信号的所述第一频率与所述第二超声信号的所述第二频率之间的差。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一超声信号的所述第一频率和所述第二超声信号的所述第二频率相差至少500千赫兹。


11.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述超声图像包括以至少10赫兹的帧率实时生成超声图像。


12.一种超声成像系统，包括：
第一换能器，所述第一换能器被配置为沿着扫描线发射以第一频率为中心的第一超声信号；
第二换能器，所述第二换能器被配置为沿着一方向扫描以第二频率为中心的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李熠磊，S·褚，
申请(专利权)人：利兰斯坦福初级大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US