使用实时空间复合进行血流成像的超声成像系统和方法技术方案

一种用于减少超声图像中散斑的方法，包括从定义在换能器元件阵列表面上的单个孔径产生发射扫描波束，以致该发射扫描波束源自该单个孔径；产生超声响应扫描波束的第一集合，其源自于第一接收孔径，该孔径定义为对称地横越发射孔径中心的换能器元件的第一集合；产生超声响应扫描波束的至少第二集合，其源自于邻接第一接收孔径的至少第二接收孔径。至少第二接收孔径由对称地横越在发射孔径中心放置的换能器元件的至少第二集合所定义。响应扫描波束由第一和至少第二接收孔径所同时接收，并进行复合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】iOT实时空间复^a行血流成像的超声成像系统和^法本专利技术通常涉及超声成像系统，更具体地，涉及一种在血流成像中，B卩，彩色血流和CPA中使用实时空间复合以在不损害帧率的情 况下减少散斑的成像系统和这种成像方法。超声成像已经变成了一项重要受欢迎的具有广泛应用范围的诊 断工具。具体地，由于其非侵入性且通常非破坏性的性质，因此超声成像己经被广泛地用于医疗行业。现代高性能超声成像系统和技术普 遍被用于产生对象(如部分的人类患者解剖)内部特征的二维(2D) 和三维(3D)诊断图像。诊断超声成像系统通常使用宽带换能器来发射 和接收超声信号。即，成像系统通过电剌激声学换能器元件或声学换 能器元件阵列，以产生传导进入体内的超声脉冲，从而形成人体内部 组织的图像。当超声脉冲从身体组织反射出来时会产生回波，其表现 为传播的超声脉冲的不连续性。各种回波返回到换能器并被转换为电 信号，所述电信号经放大和处理以产生组织的图像。放射超声脉冲的超声(声学)换能器通常包括压电元件或压电元 件阵列。作为本领域所公知的，压电元件在施加电信号的条件下变形 以产生被发射的超声脉冲。类似地，接收到的回波造成压电元件变形 并产生相应的接收电信号。声学换能器经常被装在手持装置中，其允 许操作者在期望的感兴趣区域上充分自由地操作换能器。换能器经常 经由电缆被连接到产生和处理电信号的控制装置。依次地，控制装置 可将图像信息传输到实时观察装置，例如显示监视器。在备选配置中， 图像信息也可被传输给位于远程位置的医师和或存储在记录装置中 以允许在稍后的时间观察诊断图像。在各种类型的超声成像中一个基本的问题是来自背向散射信号 的噪声，该噪声模糊了目标图像的细节或回波。 一种通常称作"散斑"的噪声类型来自于相长干涉和相消干涉，并表现为叠加在图像上的随 机斑纹。 一般地，散斑得自于那些尺寸小于超声能量源所产生的波长 的对象，这使得不可能通过增加装置的分辨率来减少散斑。此外，散 斑源自于静态和随机分布的对象。由于散斑没有随时间的相位或幅度 变化，因此无法通过将图像信号在时间上平均来抑制散斑。换言之， 散斑信号具有相干性，无法通过时间平均以减少。一种用于减少散斑噪声的方式是通过一种通称为空间复合的方 法。空间复合减少了噪声，改进了镜面接口的可视化，并减少了遮蔽伪影。空间复合成像将从多个有利点(vantage point)或角度所获得的给 定目标的多幅超声图像合并为一幅单个复合图像(美国专利Nos. 4,649,927 ; 4,319,486; 4，159，462等)。在B型成像中，空间复合已被 证明是一种减少散斑噪声、改进镜面接口的可视化、减少遮蔽伪影的 有效技术(Trahey、 Smith等人1986; Tmhey、 Smith等人1986; Silverstein 和O，Donnell 1987; O，Domell和Silverstein 1988)。多普勒成像技术，例如彩色血流成像(CFI)和彩色能量血管成像 (CPA)遭受与B型成像相同的散斑噪声和遮蔽伪影。然而，由于帧率 限制，因此空间复合不能被轻易地应用于血流成像。例如，美国专利 No. 6,390,980 ("专利'980")讲授到，常规的空间复合技术可被应用 于多普勒信号信息，以在接收角度接近于0时生成多普勒功率，艮P， 与发射波束正交的血流或运动不提供多普勒频移。然而，在专利'980 中公开的该技术大幅降低了帧率，因此其的实时实现非常受限。特别 地，专利'980讲授到，可在不同时刻采集不同的观察方向，并且血流 波形表现出很高的加速度(在收縮期)。本申请认为专利'980的技术 将无法提供整个心动周期中血流模式的理想表征。更具体地，在使用 了常规的CFI和CPA后，不同的观察方向创建了不同的速度投影以 及不同的速度值。必须在进行复合前对不同的速度值进行校正。因为血流成像还遭受遮蔽和散斑噪声，所以本专利技术提供了新的技 术，在不损害帧率的情况下在彩色血流成像和CPA中执行实时空间 复合。本专利技术的技术使用了不同配置的接收子孔径以实现空间复合，其中对每个不同的观察(角度)，创建多普勒信号的相同速度投影，例如，这区别于共同代决和共同拥有的美国专利No.6，464，638。根据 此处所讲授的接收子孔径配置，同时可用的不同观察，提供了在没有 帧率限制的情况下实时CFI和CPA复合成像的基础，实现了对于不 同观察的多普勒信号的相同速度投影。从结构上看，超声成像系统可包括与超声系统控制器进行电气通 信的相控阵、线阵或弯曲的线阵换能器，所述超声系统控制器被配置 成产生并向换能器发射一系列激励信号。超声成像系统可联合换能器 工作以将超声能量沿着多条发射线发射到患者体内感兴趣区域。发射 扫描波束可根据多条发射扫描线进行定义。超声成像系统还可包括接 收器，用于响应于超声能量利用换能器从感兴趣区域接收超声回波， 并用于产生代表接收到的超声回波的接收信号。该系统也可包括并行的波束形成器，用于处理多个接收信号以形 成接收的超声波束的第一和第二集合，该第一和第二集合分别源自于 第一和第二空间分离的有利点。根据本专利技术，多个接收的超声扫描波 束可被导引并聚焦在沿着发射扫描波束的多个点处，用以同时产生代 表沿着每条发射线所接收的超声回波的第一和第二波束形成器信号。对于本领域的技术人员而言，通过检查以下附图和详细描述本发 明的其它特性和优点将变得明显。这些附加特性和优点旨在被包括在 本专利技术的范围中。附图说明图1是根据本专利技术的超声成像系统的框图，该系统可实施本专利技术 的方法；图2是示出在医疗诊断环境中使用图1的超声成像系统的图；图3A-3D是描绘出从每个通道数据重建的血流模型的彩色血流 图像的一组相关屏幕截图；图4A-4D是描绘出从每个通道数据重建的血流模型的彩色血流 图像的一组相关屏幕截图；图5A-5D是一组相关的屏幕截图，当共同观察时，突出了常规 彩色血流成像与在此讲授的本专利技术的复合方法实现的成像之间的差别；图6是代表由在此的本专利技术所使用的数学的图； 图7A-7D描绘了常规的彩色血流图像、复合的彩色血流图像、 常规的CPA图像以及复合的CPA图像。本专利技术中改进的超声成像系统和方法现在将在超声成像系统的 上下文中进行具体详细的描述，该系统创建并显示本领域所公知的亮 度模式(B型)图像，或灰度图像。然而，应注意的是，本专利技术的超 声成像系统和方法可被包括在其它超声成像系统中，其包括但不局限 于血流成像系统，即CFI和CPA，以及本领域技术人员明显地认为适 于本方法的其它超声成像系统。通过下面给出的详细描述以及通过本专利技术优选实施例的附图，本 专利技术将被更加充分地理解，但是本专利技术的优选实施例不应将本专利技术限 制于具体列举的实施例，其仅仅是为了解释和更好地理解。此外，附 图不必进行刻度标定，相反重点应放在清楚地说明本专利技术的原理。最 后，同样的附图标记指定了贯穿多幅附图相应的部件。系统体系结构和操作能够实施本专利技术的方法的超声成像系统的体系结构通过图1中 功能框图的方法进行说明，在这里通常用附图标记IO来表示。注意 图1中所示的许多功能块定义了可实施在硬件、软件或其组合中的逻 辑功能。为了实现高速，目前优选地将大多数块实施在硬件中，除非 以此特别指出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声成像系统，包括：发射机，其被配置为产生多个时间交替的发射信号；换能器，其与所述发射机进行通信，并被配置为转化所述多个时间交替的信号，并通过单个孔径发射所述信号；接收器，其与所述换能器进行通信，并被配置为在两个或多个子孔径处接收所述多个接收信号，所述子孔径由邻接的换能器元件集合所定义，其中，所述元件被放置在所述单个孔径的任一侧，并且使用波束形成技术，以变化的角度，同时采集多个响应扫描波束；信号处理器，其与所述接收器进行通信，并被配置为在数学上将从所述多个响应扫描波束得到的图像信息合并成显示信号；以及监视器，其与所述信号处理器进行通信，并被配置为将所述显示信号转换为图像。

【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：A克赖顿，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]