彩色流速超声波成象中提高分辨率和灵敏度的方法和装置制造方法及图纸

一种提高彩色流速图象空间分辨率和灵敏度，而同时维持要求的声帧速率的方法和装置。超声波能量集中在比较狭窄的限定的聚焦区域，这用来提高流速灵敏度和血管填充率。多个发射聚焦区和具有光圈数低的发射和接收孔径的使用使得在较大景深下能够紧密聚焦。为每一个聚焦区使用单独的波形和单独的增益曲线。每一个聚焦区域在一个单独的声帧上发射。自适应帧平均算法用来在显示数据之前把来自这些声帧中的每一个的焦点中的数据混合在一起。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及医疗诊断用的人体解剖的超声波成象。具体地说，本专利技术涉及一种通过检测从运动着的流体和组织反射的超音速回波的多普勒频移对在人体中移动着流体或组织进行成象的方法和装置。传统的超声波扫描器建立一种其中象素亮度基于返回的回波强度的组织的二维B方式图象。在彩色流速成象中，可以使血液流动或组织的运动成象。利用多普勒效应测量心脏和血管中的血流已广为人知。来自组织和血液的反向散射的超声波的频移可以用来测量反射体的速度。当血液流向换能器时反向散射频率的变化或者频移增大，而当血液流离换能器时反向散射频率的变化或频移减小。可以利用不同的颜色代表流动的速度和方向来显示多普勒频移。彩色流速方式同时显示成千个相邻采样体积，对所有采样体积进行颜色编码以便描述每一采样体积的速度。功率多普勒成象(PDI)是一种彩色流速方式，其中显示流动信号的幅度而非速度。彩色流速图象可叠加在B方式图象上。本专利技术被结合到一种包括四个主要的子系统的超声波成象系统中，所述子系统是波束形成器2(参见附图说明图1)、处理器4(每一种不同的方式包括单独的处理器)、扫描转换/显示控制器6和核心8。系统控制集中在核心8，它通过操作员接口10接受操作员的输入并控制各种各样的子系统。主控制器12完成系统级控制功能。它通过操作员接口10接受操作员的输入以及系统状态的变化(例如，方式的改变)，而系统直接或者通过扫描控制器作出适当的系统改变。系统控制总线14提供从主控制器到子系统的接口。扫描控制定序器16向波束形成器2、系统定时发生器24、处理器4和扫描换能器6提供实时(声学矢量速率)控制输入。扫描控制定序器16是由主机为声帧采集而用矢量序列和同步选项编程的。这样，所述扫描控制定序器控制波束分布和波束密度。扫描换能器通过扫描控制总线18向子系统播送由主机确定的波束参数。主数据通道是从换能器到波束形成器的数字化射频输入端开始的。参见图2，传统的超声波成像系统包括换能器阵列36，后者又包括多个单独驱动的换能器元件38，当其被发射器(未示出)用脉冲波形激励时产生超音速能量的脉冲串。从被研究的对象往回反射到换能器阵列36的超音速能量由每一个接收换能器元件38转换成为电信号并被单独地加在波束形成器2上。由每一个超音速能量脉冲串产生的回波信号从位于沿着超音速的波束方向连续排列的位置上的对象反射回来。该回波信号被每一个换能器元件38单独地检测，而在特定时间点上的回波信号的幅值代表在特定范围内发生的反射量。但是，由于在反射超声波采样体积和每一换能器元件38之间的传播路径上的差异，这些回波信号将不会同时地被检测到，而且它们的振幅将不是相等的。波束形成器2放大各个回波信号，给每一个分配适当的延迟时间，并对它们求和，以提供一个准确地表明从采样体积发射的超音速总能量的单一的回波信号。每一个波束形成器通道40分别从一个换能器元件38中接收回波信号。为了同时对撞击在每一个换能器元件38上的回波产生的电信号求和，由波束形成器控制器42把时间延迟引入每一个单独的波束形成器通道40。接收用的波束时间延迟是与发射延迟相同的延迟。然而，在接收回波期间每一个波束形成器通道的时间延迟是连续地变化的，以便提供在发射回波信号的范围内接收到的波束的动态聚焦。波束形成器通道还有用来对接收到的脉冲进行衍射控象(apodizing)和滤波的电路(未示出)。进入求和器44的信号被延迟，使得它们与从每一个其它的波束形成器通道40来的经过延迟的信号求和。求和后的信号表示从沿着被操纵的波束方向的位置上的采样体积反射的回波信号的幅值与相位。信号处理器或者检测器4把接收到的信号转换成显示数据。波束形成器输出两个求和后的数字基带接收波束。基带数据被输入到B方式处理器和彩色流速处理器4B，它在其中根据采集方式被处理并且作为处理后的声学矢量(波束)数据输出给扫描转换/显示处理器6。扫描转换/显示处理器6接收处理后的声学数据并且以光栅扫描格式的图象的视频显示信号输出给彩色监视器22。B方式处理器把来自波束形成器的基带数据转换成信号包络线的对数压缩样式。B函数利用每一个象素的8位输出把信号包络线随时间变化的振幅以灰度的形式成像。基带信号的包络线是基带数据所表示的矢量幅值。从血管、心脏内腔等内部反射的声波发生与血液细胞流速成正比的频移，细胞朝着换能器移动时发生正频移，而细胞朝离开换能器的方向移动时发生负频移。彩色流速(CF)处理器在成像平面上提供血液速度的实时二维图象。血液速度是通过测量在特定距离门从一次发射到另一次发射的相移来计算的。不是通过测量图象中在一个距离门的多普勒频谱，而是通过测量来自沿着每一个矢量方向的多个位置和多个距离门的平均血液速度而计算的，并由这些信息形成二维图象。美国专利No.5,524,629公开了彩色流速处理器的结构与操作，其内容附此作参考。彩色流速处理器产生速度(8位)，离散(紊流)(4位)和功率(8位)信号。操作员作出是把速度和离散还是把功率输出给扫描转换器的选择。输出信号输入给驻留在视频处理器22中的色度控制查询表。查询表的每一个地址存储24位。对于每一个将要产生的图象中的象素，8位控制红色的亮度，8位控制绿色的亮度以及8位控制蓝色的亮度。预先选择这些位组合图案，使得每一个位置上象素的颜色随着流动速度在方向或者幅值上的变化而变化。例如，向着换能器流动一般用红色表示，而离开换能器的流动一般用蓝色表示。流动越快速，颜色越明亮。在传统的超声波成像系统中，超声波换能器阵列发射超声波波束，然后接收从所研究的对象反射的波束。阵列一般具有多个换能器，排成一行，并由单独的电压驱动。通过选择时间延迟(或相位)和所加电压的幅度，控制各个换能器，以产生多个超声波，这多个超声波结合在一起形成一个沿着最佳的波束方向前进并沿着波束方向在选定的距离内聚焦的净超声波波束。可以采用多次发射，以采集代表沿着多条扫描线的要求的解剖学信息的数据。可以改变每一次发射的波束形成参数，以提供焦点位置上的改变或者所接收的数据空间位置的改变。通过改变时间延迟和所加电压的幅度，可以在一个平面上移动波束连同其焦点，以便扫描所述对象。用换能器来接收发射的声波(接收器方式)时，同样的原理亦适用。对接收换能器所产生的电压求和，使得净信号反映从对象的单一焦点反射的超声波。和发射方式一样，超声波能量的这种聚焦接收是通过给来自每一个接收换能器的信号分配单独的时间延迟(和/或相移)和增益来实现的。这样的扫描包括一系列测量，其中发射受控的超声波，系统在短暂的时间间隔之后切换到接收方式，然后接收和储存所反射的超声波。在每一次测量中，一般发射和接收都控制在同一方向，以采集来自沿着扫描线的一系列点的数据。在接收所反射的超声波时，接收器动态地聚焦在沿着扫描线的一系列距离或深度上。在一种超声波成像系统中，最优图象的波束间距决定于波束的宽度或横向点扩散函数。横向点扩散函数取决于波长和光圈数的乘积。波长本身是发射波形中心频率和接收解调频率的函数。光圈数等于焦点深度除以孔径。发射的波束数决定于空间采样要求和要求的帧速率。帧速率与发射和接收形成一整帧数据所需的所有波束所需的时间成反比。为了把图象中可能的运动诱生的错误减到最小，要求高的帧速率。为了维持高的帧速率，波束数要保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对运动着的超声波散射体介质成像的方法，其特征在于包括以下步骤： 向所述介质发射第一组超声波波束，以产生第一帧象素流数据，所述第一组的每一个所述超声波波束都具有第一发射聚焦区域位置； 向所述介质发射第二组超声波波束，以产生第二帧象素流数据，所述第二组的每一个所述超声波波束都具有不同于第一发射聚焦区域位置的第二发射聚焦区域位置； 相继采集第一和第二象素流数据帧，所述第二帧在所述第一帧之后采集； 把经过帧平均的象素流数据的第一当前帧作为帧平均算法、所述象素流数据的第二帧和以前输出的经过帧平均的象素流数据帧的函数输出，所述以前输出的帧本身已经作为所述帧平均算法、所属第一帧象素流数据和以前第二个输出的帧的经过帧平均的象素流数据的函数输出；以及 显示所述第一当前帧经过帧平均的象素流数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ慕兹拉，MS瑟耶波罗霍罗，AL哈尔，DD贝克尔，MJ瓦思布恩，D马尔蒂内兹，徐霄亮，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]