产生空间组合超声图像的成像系统及方法技术方案

公开了一种超声诊断成像系统和方法，其中通过在公共发送－接收间隔期间沿不同方向发送超声波束产生空间组合图像。从不同波束方向接收回波，并通过多线波束生成器而形成波束以产生不同取向的相干回波信号波束。这些回波以空间为基础与来自不同观察方向的回波组合，该不同观察方向对应于被组合的相同空间位置。所得到的空间组合图像被显示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声诊断成像，更具体地说，涉及利用多个同步发送波束的超声空间组合成像系统。超声诊断成像系统由于与超声相干波一起工作而产生具有被称为斑纹的膺像的图像。斑纹会给图像中光滑、均匀的组织带来稍微有点杂色的外观。有时，由于一些病理可以在图像中通过不同于周围组织的图案的斑纹图案来识别，因此超声图像的斑纹图案具有诊断效用。在另一些场合中，该斑纹图案是诊断的有害妨碍，并且如果可能的话应减少或消除。用于减少斑纹的两种方法普遍用于超声中，两者都采用信号平均法。一种被称为频率组合，通过该方法从像场中的每一点接收不同频带的回波信号。不同频带将产生来自同一目标的、具有不同斑纹图案的信号。当组合这些来自该目标的不同频率信号时，斑纹特性减少了高达不同频带数目的平方根的因子。请参见，例如美国专利4,561,019(Lizzi等人)。另一种减少斑纹的方法被称为空间组合。在空间组合中，从不同方向、从像场中的每一点接收回波。来自不同方向的信号将显示出不同的斑纹图案，因此当组合时，这次斑纹特性又减少了高达不同观察方向数目的平方根的因子。使用空间组合来减少斑纹的超声系统的实例可在我们的美国专利6,210,328(Robinson等人)和6,126,598(Entrekin等人)中找到。除了减少斑纹之外，体内解剖的弯曲边界也被更清晰地限定在空间组合图像中。空间组合的缺点是需要将多个波束发送到像场中的每一点，这增加了获取图像所需的时间，并因此降低了显示器的图像帧速率。例如，如果希望从三个不同观察方向来询问图像中的每一点，则必须使用三个波束来询问像场中的每一点，而不是一个波束。图像获取时间增至三倍，并且帧速率是不使用空间组合所获得的帧速率的三分之一。帧速率下降的一种解决方案是降低用于扫描像场的波束的线密度。通过发送更少的、间隔更宽的波束来提高帧速率。然而，由于通常需要内插来填充波束之间的空间，因此这将降低空间分辨率，并且如果结果是空间上欠采样(undersample)图像区域，则可能产生其它膺像。这种帧速率下降问题的另一种解决方案是采用多线接收。在多线操作中，多个空间移位的波束被同时接收并处理。实现这个的常规方法是发送“宽”波束，其声穿透宽面积或体积的像场，接着引导并聚焦多个从声穿透的面积或体积接收的波束。请参见，例如美国专利4,596,145(Smith等人)和5,469,851(Lipschutz)中所描述的系统。然而，由于并不是宽发送波束内的所有接收波束都被均匀地声穿透，因此可能产生被称为“狱条(jail bar)”膺像的线间膺像。可以采取的用于降低这些膺像影响的步骤包括使发送波束变宽并变平，如美国专利4,644,795(Augustine)和6,585,648(Robinson)中所示，或者对已接收的信号进行空间滤波，如美国专利5,318,033(Savord)中所示。这些方法也易于降低空间分辨率。因此，希望增加空间组合图像的帧速率但不在图像中形成有害的膺像。根据本专利技术的原理，空间组合通过利用多个不同取向的发送波束在相同的发送-接收间隔内扫描像场来实现。响应于每个发送波束来获取接收波束，以便对准发送和接收波束的中心。这种波束对准消除了由未对准的发送和接收波束引起的狱条膺像，并能够获得良好的横向空间分辨率。由此，每个发送-接收间隔形成来自不同引导方向的多个波束，使得图像区域内的点能够从多个观察方向被扫描，并提高了显示器的帧速率。在图中附图说明图1示出响应于“宽”波束的发送的多线接收。图2示出根据本专利技术原理的用于空间组合的多线发送-接收序列。图3示出根据本专利技术原理的发送-接收序列的第二实施例。图4示出本专利技术的实施例，其中执行波束引导时考虑了点扩展功能的波瓣图。图5示出根据本专利技术原理的发送-接收序列的第四实施例。图6示出形成根据本专利技术原理构造的超声诊断成像系统的框图。图7示出利用根据本专利技术原理的发送-接收序列的图像区域的扫描图8示出用于实施本专利技术的发送波束生成器的第一实施例。图9示出用于实施本专利技术的发送波束生成器的第二实施例。图10示出用于实施本专利技术的发送波束生成器的第三实施例，其发送时间上不同的波束。图11示出用于实施本专利技术的发送波束生成器的第四实施例，其发送时间上不同的波束。首先参考图1，示出了用于常规“宽”波束多线的发送-接收方案。具有宽的主波瓣图60的发送波束由阵列传感器12来发送。宽发送波束60将声穿透图像区域内的很宽的空间，以便递增间隔的接收波束可由已接收的回波信号形成。在该实例中，三个接收波束62、64、和66在由发送波束60所声穿透的区域内被接收。众所周知，超声波束的波束图案跨越所述波束在强度方面是不均匀的。在聚焦区，它显示出在波束中心内沿轴向下的最大的声压。声强在波束中心的任一侧上下降。这意味着与波束中心任一侧上的接收波束62和64相比，中心接收波束64将被更强烈地声穿透。由于波束被跨越像场发送和接收，因此接收到已被声穿透的波束的不同强度的重复图案，并且跨越孔径的该声压变化图案是狱条膺像的源。即使轴上强度是均匀的，旁瓣结构中的不对称和往返波束的不同相位响应也会产生这些膺像。图2示出根据本专利技术原理的用于空间组合的多线发送-接收序列。代替如图1中的发送一个宽发送波束，同时，即，在相同的发送-接收间隔期间发送多个不同取向的相对更窄的波束70、74和76。在该实例中，发送三个这样的波束，但是根据所需的空间组合度可使用更多或更少的数目。波束70、74和76沿三个不同方向被引导，因此将从三个不同观察方向对像场内的点取样，这在下面的图7中示出。响应于每个发送波束70、74和76，接收波束72、75和78被接收，其与每个发送波束的中心对准。由此，每个接收波束被声穿透到相同的水平，其在该实例中处于最大强度的波束中心，并与相应的发送波束同轴。因此，消除了狱条膺像。发送多个同步波束的缺点在于，每个波束的接收信号与其它波束的回波混杂在一起，这降低了信号的信噪比特性。将在每个像点被组合的不同波束之间所述混杂趋于不同。因此，由于来自不同观察方向的多个信号被组合以形成空间组合的图像信号，所以通过使用这些组合信号，再次经历了信噪比的大量退化。随着空间组合度即来自不同观察方向的、将被组合以形成每个图像信号的样本数目增加，信噪比特性改善。图3示出本专利技术的另一实施例，其中每个发送波束是用于在每个观察方向获取多个接收波束的宽波束。在每个发送波束的发送波束图案70、74和76内，两个接收波束52a和52b；54a和54b；以及56a和56b由接收波束生成器形成。这些接收波束的每个接收波束都从波束中心90、92和94偏移了相同的距离α，以便每个接收波束通过其相应的发送波束被同等地声穿透。当需要更高阶的空间组合、更大的帧速率、或更大的线密度时，该实施例是有用的。在该实例中，可以看出从三个不同观察方向(相对于传感器阵列平面的三个不同发送取向角)的每个观察方向接收了两个波束。对于三维图像来说，二维阵列传感器可用作阵列传感器12，产生发送波束图案，其在每个波束轴90、92和94附近是圆形的。这使甚至更高阶的多线能够用于每个发送波束。例如，四个接收波束可在每个3D波束图案内被接收，在每个发送波束轴附近间隔90°增量，并且每个接收波束从发送波束轴偏移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生空间组合图像的超声诊断成像系统，包括：阵列传感器（１２）；多线发送波束生成器（１４），其与阵列传感器（１２）耦接，用于使阵列传感器（１２）在单个发送－接收间隔期间沿不同方向发送多个波束；多线接收波束生成器（１ ６），其与阵列传感器（１２）耦接，用于在单个发送－接收期间响应于接收的回波沿不同方向形成接收波束（６２、６４和６６）的回波信号；组合器（３６），其响应于回波信号，用于组合与已经从不同方向接收的像场中公共点有关的信号；以及显示 器（５０），其与组合器（３６）耦接，该显示器显示空间组合图像。

【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：J贾戈，BS罗宾森，
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]