一种超声平面波复合成像方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超声平面波复合成像方法及系统。该方法包括根据工作参数确定超声平面波的成像兴趣区；根据平面波倾斜角的参数确定的平面波倾斜角的大小确定复合区域；并判断成像兴趣区是否在所述复合区域内；若不在，则重新获取工作参数；若在，则将平面波倾斜角排列为中心对称极性角度序列；根据中心对称极性角度序列的倾斜角顺序，确定超声换能器的各阵元的初始发射时间；根据初始发射时间依次发射发射参数的平面波；接收回波数据；根据回波数据依次合成射频信号；并提取成像兴趣区内的射频信号；生成超声平面波的复合射频信号；根据复合射频信号确定成像兴趣区的超声平面波复合图像。本发明专利技术在提高超声平面波复合成像质量的同时提高了帧频。同时提高了帧频。同时提高了帧频。

【技术实现步骤摘要】
一种超声平面波复合成像方法及系统


[0001]本专利技术涉及超声成像领域，特别是涉及一种超声平面波复合成像方法及系统。

技术介绍

[0002]随着现代社会的高速发展，不健康饮食、缺乏体育锻炼、吸烟酗酒、作息不规律等不良习惯导致心血管疾病的发病率逐年攀升。心脑血管疾病的有效抢救时间极短，具有高致残率和高死亡率的特点，严重威胁人类生命健康。已有研究表明，监测动脉粥样硬化的病程发展可有效评估心脑血管疾病的发病风险，对此类疾病的预防和早期诊断具有重要意义。
[0003]临床上，动脉粥样硬化的检查方式主要有CT技术、数字减影血管造影、核磁共振、超声诊断技术等。CT技术通过X线来对血管进行成像，具有检查速度快、成像分辨率高的优势，但该技术对人体有一定的辐射侵害，不适用于动脉粥样硬化这类慢性疾病的长期病程监测。另一种临床上应用广泛的X线检查系统是数字减影血管造影技术，该技术没有骨骼与软组织影的重叠，使血管及其病变显示更为清晰，但需注入造影剂，有创且存在造影剂过敏的潜在风险。核磁共振无电离辐射，不会对人体造成辐射损伤，也无需注入造影剂，可实现无创无辐射检查，但核磁共振成像设备体积庞大，价格昂贵。而超声诊断技术可根据测量的血流动力学信息检测动脉粥样硬化的病程发展，具有无辐射、价格低、实时性等优点。
[0004]传统聚焦超声成像技术在二维扫描平面内逐线发射超声信号，几十至数百线超声信号生成一帧图像，帧频仅有一百余赫兹，难以捕捉动脉粥样硬化引起的瞬时血流异常现象。为了解决这一问题，新一代超快超声随之出现，其主要发展方向是平面波成像技术，采用全孔径发射平面波，一次发射即可生成一帧超声图像，其帧频高达20000Hz。但是，由于缺少发射焦点，单一平面波的回波信号信噪比低，成像质量较差。
[0005]为了改进单一平面波的成像质量，超声平面波复合成像技术被提出，该技术通过改变超声换能器阵元的激发时间实现了带有一定倾斜角的平面波，先后从多个角度获得同一成像区域的多帧平面波回波信号，并将多帧信号相干叠加得到复合图像。在倾斜发射平面波的过程中，回波信号主瓣的空间位置不变，旁瓣的分布随倾斜角的变化而改变。当多个角度的平面波回波信号被叠加时，主瓣增强，旁瓣抵消，成像质量被提高。
[0006]对于静止成像目标，回波信号相干性较好，平面波的角度个数、角度范围是影响复合图像质量的主要因素。而对于运动成像目标(例如血液流动、血管壁搏动、心脏扭转等)，回波信号相干性较差，平面波倾斜角的排列方式对复合图像的主瓣宽度、旁瓣抵消有着至关重要的影响。
[0007]根据倾斜角的变化趋势，平面波已有的角度序列可分为线性、三角以及交替极性角度序列三种：
[0008]1、线性角度序列：倾斜角从小到大或从大到小，线性变化。线性角度序列的不足之处在于，倾斜角的线性变化使旁瓣发生规律性旋转，导致旁瓣相交，在实际成像目标的左侧或右侧形成虚焦点，使成像目标偏移，影响复合成像质量。
[0009]2、三角角度序列：倾斜角先增大后减小/先减小后增大。倾斜角先增大、后减小的变化趋势使旁瓣先向左、后向右旋转。根据旁瓣旋转即相交形成虚焦点的规律，三角角度序列的不足之处在于成像目标的左右两侧各形成了一个虚焦点，对称的变形可有效解决成像目标偏移的问题，但横向分辨率较低。
[0010]3、交替极性角度序列：倾斜角正负交替且正负相反的两个倾斜角相邻。倾斜角正负交替无线性变化，不会导致旁瓣旋转，可避免形成虚焦点，同时保持横向分辨率不变。但正负相反的两个倾斜角相邻导致旁瓣的交点增多，使复合图像的旁瓣伪影增大；且倾斜角无左右对称的性质不利于结合复用复合来进一步提高帧频。
[0011]针对上述三种角度序列的技术缺陷，亟需一种新的超声平面波复合成像技术以进一步提高运动目标的超声平面波复合成像效果。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供一种超声平面波复合成像方法及系统，能够在提高超声平面波复合成像质量的同时提高帧频。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0014]一种超声平面波复合成像方法，包括：
[0015]获取超声换能器的发射参数、工作参数以及平面波倾斜角的参数；所述发射参数包括：发射频率以及发射脉冲周期；所述工作参数包括：工作阵元个数以及成像深度；所述平面波倾斜角的参数包括：平面波倾斜角的个数以及角度间隔；
[0016]根据所述工作参数确定超声平面波的成像兴趣区；
[0017]根据平面波倾斜角的参数确定每个平面波倾斜角的大小；
[0018]根据每个平面波倾斜角的大小确定复合区域；并判断所述成像兴趣区是否在所述复合区域内；
[0019]若不在，则返回所述获取超声换能器的发射参数、工作参数以及平面波倾斜角的参数的步骤，重新获取工作参数；
[0020]若在，则将所有的平面波倾斜角排列为中心对称极性角度序列；所述中心对称极性角度序列的角度变化趋势为中心对称图形，平面波倾斜角正负交替，且具有正负对称关系的两个平面波倾斜角对称地分布在序列的前半段与后半段；
[0021]根据中心对称极性角度序列的倾斜角顺序，依次确定不同的平面波倾斜角下的超声换能器的各阵元的初始发射时间；
[0022]根据各阵元的初始发射时间依次发射不同平面波倾斜角下所述发射参数的平面波；
[0023]利用超声换能器的各阵元依次接收不同平面波倾斜角下的回波数据；
[0024]根据回波数据依次合成不同平面波倾斜角下的射频信号；并提取所述成像兴趣区内的射频信号；
[0025]对每个平面波倾斜角对应的所述成像兴趣区内的射频信号相干叠加，生成超声平面波的复合射频信号；
[0026]根据所述超声平面波的复合射频信号确定成像兴趣区的超声平面波复合图像。
[0027]可选地，所述根据所述工作参数确定超声平面波的成像兴趣区，具体包括：
[0028]利用公式S
ROI
＝K
element
×
l
picth
×
D确定超声平面波的成像兴趣区；
[0029]其中，S
ROI
为超声平面波的成像兴趣区，K
element
为超声换能器的工作阵元个数，l
picth
为超声换能器的阵元中心间距，D为成像深度。
[0030]可选地，所述根据平面波倾斜角的参数确定每个平面波倾斜角的大小，具体包括：
[0031]利用公式确定平面波倾斜角的变化范围；
[0032]利用公式确定第n个平面波倾斜角；
[0033]其中，α为角度间隔，N
angle
为平面波倾斜角的个数，β为平面波倾斜角的大小，第n个倾斜角与第(N
angle
‑
n+1)个倾斜角为正负对称关系。
[0034]可选地，所述若在，则将所有的平面波倾斜角排列为中心对称极性角度序列，具体包括：
[0035]利用公式确定所述成像兴趣区在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声平面波复合成像方法，其特征在于，包括：获取超声换能器的发射参数、工作参数以及平面波倾斜角的参数；所述发射参数包括：发射频率以及发射脉冲周期；所述工作参数包括：工作阵元个数以及成像深度；所述平面波倾斜角的参数包括：平面波倾斜角的个数以及角度间隔；根据所述工作参数确定超声平面波的成像兴趣区；根据平面波倾斜角的参数确定每个平面波倾斜角的大小；根据每个平面波倾斜角的大小确定复合区域；并判断所述成像兴趣区是否在所述复合区域内；若不在，则返回所述获取超声换能器的发射参数、工作参数以及平面波倾斜角的参数的步骤，重新获取工作参数；若在，则将所有的平面波倾斜角排列为中心对称极性角度序列；所述中心对称极性角度序列的角度变化趋势为中心对称图形，平面波倾斜角正负交替，且具有正负对称关系的两个平面波倾斜角对称地分布在序列的前半段与后半段；根据中心对称极性角度序列的倾斜角顺序，依次确定不同的平面波倾斜角下的超声换能器的各阵元的初始发射时间；根据各阵元的初始发射时间依次发射不同平面波倾斜角下所述发射参数的平面波；利用超声换能器的各阵元依次接收不同平面波倾斜角下的回波数据；根据回波数据依次合成不同平面波倾斜角下的射频信号；并提取所述成像兴趣区内的射频信号；对每个平面波倾斜角对应的所述成像兴趣区内的射频信号相干叠加，生成超声平面波的复合射频信号；根据所述超声平面波的复合射频信号确定成像兴趣区的超声平面波复合图像。2.根据权利要求1所述的一种超声平面波复合成像方法，其特征在于，所述根据所述工作参数确定超声平面波的成像兴趣区，具体包括：利用公式S
ROI
＝K
element
×
l
picth
×
D确定超声平面波的成像兴趣区；其中，S
ROI
为超声平面波的成像兴趣区，K
element
为超声换能器的工作阵元个数，l
picth
为超声换能器的阵元中心间距，D为成像深度。3.根据权利要求2所述的一种超声平面波复合成像方法，其特征在于，所述根据平面波倾斜角的参数确定每个平面波倾斜角的大小，具体包括：利用公式确定平面波倾斜角的变化范围；利用公式确定第n个平面波倾斜角；其中，α为角度间隔，N
angle
为平面波倾斜角的个数，β为平面波倾斜角的大小，第n个倾斜角与第(N
angle
‑
n+1)个倾斜角为正负对称关系。4.根据权利要求3所述的一种超声平面波复合成像方法，其特征在于，所述若在，则将所有的平面波倾斜角排列为中心对称极性角度序列，具体包括：
利用公式确定所述成像兴趣区在所述复合区域内；若满足公式，则将所有的平面波倾斜角排列为中心对称极性角度序列；其中，为复合区域，为平面波倾斜角...

【专利技术属性】
技术研发人员：何冰冰，张榆锋，李支尧，郎恂，熊丽，姜茸，赵征鹏，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：