用于超声信号数据中与深度有关的衰减的补偿方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于对介质的超声信号数据中与深度相关衰减进行补偿的方法，其中所述方法由处理系统(8)实现，该方法包括以下步骤：处理步骤(c)，其中由处理单元处理超声波信号数据，以提供介质的同相位和正交相位(IQ)数据；以及衰减补偿步骤(f)，其中根据介质中多个不同深度(z1，z2，z

【技术实现步骤摘要】
用于超声信号数据中与深度有关的衰减的补偿方法和系统


[0001]本专利技术涉及成像方法和实现所述方法的装置，尤其是用于医学成像。
[0002]本公开涉及一种用于对介质的超声信号数据中与深度相关的衰减进行补偿的方法。该方法可以通过处理系统来实现，该处理系统例如与多个(例如，一行或一排)与所述介质相关的换能器相关联。

技术介绍

[0003]传统的超声波成像包括由换能器发射的一个或几个超声脉冲(或波)对介质进行声穿透。响应于这些脉冲的回波，例如通过使用相同的换能器来采集超声波信号数据。
[0004]利用单次声穿透的反向散射回波，可以采用动态接收波束成形过程来计算一行完整的图像。为了构建一个完整的图像，通过发送一组在给定深度沿侧线(称为焦平面)进行扫描的聚焦波来重复该过程。针对每个聚焦波，进行动态波束成形，并且通过逐行构建得到完整的图像。动态波束成形在接收模式下保证了均匀聚焦，而在发射模式下，焦点固定在给定深度。最终图像在焦平面和对应于轴向焦距的介质的有限区域中是最优的。然而，在由衍射规律强加的该区域之外，图像质量在其他深度(在聚焦波束的近场和远场中)则迅速降低。
[0005]为了克服这个局限性，一种方案是进行多焦点成像：利用不同的发射焦深来获得整个图像的均匀质量。每次给定焦深的发射都能够在由轴向焦深限定的区域内获得部分图像。利用对应于各种深度的这些部分图像的重组获得最终图像。可以设想通过进行合成动态发射聚焦来改善图像质量。这种方法包括：通过波束成形重新合成动态发射聚焦(即，与图像中的像素一样多的焦深)，然后将一组不同的声穿透组合起来。
[0006]基于上述技术，可以制备B模式图像(亮度)，该B模式图像显示成像介质的二维横截面的声阻抗。
[0007]然而，超声波成像中的另一个现象是被检查介质中的超声衰减，这在一些应用中最好必须考虑到。当超声波在组织中传播时，根据深度和组织特性的函数，它会受到衰减效应的影响。这导致接收到的信号在不同深度发生频谱变形。
[0008]从而，衰减构成了一个微妙的与频率和深度相关的现象。因此，希望对衰减对产生的计算图像的任何影响进行补偿，正如在传统上是通过例如时间增益补偿来解决组织衰减的。
[0009]此外，US5879303A描述了一种超声诊断成像方法，该方法根据所发射的基波频率的谐波回波分量来产生超声图像。提出的衰减补偿包括对基波和谐波信号进行混合。也就是说，根据深度提出了不同的频率响应滤波器。
[0010]因此，已知的方法要么因为例如忽略了衰减的非线性而缺乏精确性，要么因为例如强制需要多个不同的滤波器来补偿衰减效应而很复杂。

技术实现思路

[0011]目前，仍然希望克服上述问题，尤其是提供一种用于对介质的超声信号数据中与深度有关的衰减进行可靠补偿的方法和系统。有利地是，例如就所需要的滤波器和计算复杂性而言，该方法和系统可以是快速且不那么复杂的。而且，例如在减少斑点/杂乱和/或提高清晰度方面，该方法和系统最好能提高图像质量。
[0012]因此，根据本公开的实施方式，提供了一种用于对介质的超声信号数据中与深度有关的衰减进行补偿的方法。所述方法通过例如与至少一个超声波换能器(可以与所述介质进行关联)相关联的处理系统来实现。该方法包括以下步骤：
[0013]‑
处理步骤，其中由处理系统处理超声波信号数据，以提供介质的同相位和正交相位(IQ)数据；以及
[0014]‑
衰减补偿步骤，其中根据介质中多个不同深度中的每一个深度的相应频移量来对IQ数据的相位进行补偿，使得IQ数据频谱(即，补偿后的IQ数据频谱)在该多个不同深度上回到中心位置。
[0015]也就是说，该衰减补偿步骤可能导致在介质的不同深度上的频谱偏移，这补偿了由衰减效应引起的任何偏移。例如，低通滤波器的偏移量和带宽可以根据深度来自动估计。
[0016]通过提供这种方法，超声波信号数据中的衰减效应可以通过相应信号数据处理来补偿(即，校正)。因此，不需要在深度方面对应用于已处理信号数据的任何滤波器进行适配。
[0017]例如，本公开在降噪和图像清晰度方面实现了更好的B模式图像质量。同时，本公开的方法允许在随后的滤波步骤中使用单个常规滤波器。也就是说，由于本公开的方法实现了用于对衰减效应进行补偿的与深度相关的频谱偏移，因此无需针对不同深度来适配滤波器或使用几个分别适配的滤波器(例如，非中心滤波器)来匹配输入数据未对齐的频谱。有利地是，这简化了滤波器设计。
[0018]而且，本公开的方法和系统是通用的，因此适用于任何衰减，且不限于线性衰减。
[0019]从而，本公开允许在减少斑点/杂乱和清晰度方面提高图像质量(例如，B模式图像的图像质量)，同时，与使用特定滤波器对与深度相关的衰减进行校正的传统技术相比，本公开是一种计算效率更高的方法。
[0020]尤其是，由于与深度相关的衰减补偿最好在时域而非谱域中进行，因此本公开的方法的计算效率更高(即，所需的计算量较少)。
[0021]不同深度可能意味着不同深度水平(例如，离散值)或不同深度区域(例如，两个相邻深度水平之间的范围或间隔)。
[0022]补偿后的IQ数据频谱可以在预定义的参考频率(例如，零频率或另一个预定的正值或负值)下回到中心位置。
[0023]在处理步骤之后和衰减补偿步骤之前，本公开的方法还可以包括以下步骤：偏移量确定步骤，其中针对多个不同深度中的每一个深度，基于预定义的偏移图确定频移量。
[0024]而且，还可以根据一种或几种不同的超声波换能器类型和/或一种或几种不同的介质类型来预先确定偏移图。例如，针对每种换能器类型和/或每种介质类型，偏移图可以包括一个或几个不同的系数。
[0025]偏移图可以分别从多个不同深度的单个预定义衰减系数或多个衰减系数中导出。
例如，所述衰减系数可以根据介质的深度方向上每单位距离的频率(dB/cm/MHz)指定超声信号数据中超声波幅值的减小量。
[0026]也就是说，在一个实施方案中，偏移图可以仅包括一个衰减系数，基于该衰减系数可以确定线性偏移函数。例如，所述系数可以定义线性函数的梯度。
[0027]然而，偏移图还可能包括多个系数，例如每个系数对应于介质中一个相应深度范围。在这种情况下，可以将分别获得的线性函数组合起来。
[0028]在处理步骤之后和衰减补偿步骤之前，本公开的方法还可以包括以下步骤：
[0029]‑
函数确定步骤，其中针对介质中多个不同深度中的每一个深度，确定IQ数据的自相关函数；以及
[0030]‑
中心估计步骤，其中针对多个不同深度中的每一个深度，根据自相关函数的相位估计中心频谱位置ω
c
(z)，
[0031]其中，在衰减补偿步骤中，针对每个不同深度，根据相应中心频谱位置ω
c
(z)确定频移量。
[0032]因此，偏移量未必基于预定数据(例如，预定义的偏移图或表格)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对介质的超声信号数据中与深度相关衰减进行补偿的方法，其中所述方法由处理系统(8)实现，所述方法包括以下步骤：处理步骤(c)，其中由所述处理系统处理超声波信号数据，以提供所述介质的同相位和正交相位(IQ)数据；以及衰减补偿步骤(f)，其中根据所述介质中多个不同深度(z1，z2，z
n
)中的每一个深度的相应频移量对所述IQ数据的相位进行补偿，使得所述IQ数据频谱在所述多个不同深度上回到中心位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述IQ数据频谱以预定义的参考频率回到中心位置。3.根据权利要求1或2所述的方法，在所述处理步骤(c)之后和所述衰减补偿步骤(f)之前，还包括以下步骤：偏移量确定步骤(d1)，其中针对所述多个不同深度(z1，z2，z
n
)中的每一个深度，基于预定义的偏移图确定频移量。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述偏移图分别从所述多个不同深度的单个预定义衰减系数或多个衰减系数中导出，所述衰减系数根据所述介质的深度方向上每单位距离的频率(dB/cm/MHz)指定所述超声信号数据中超声波幅值的减小量。5.根据权利要求1或2所述的方法，在所述处理步骤(c)之后和所述衰减补偿步骤(f)之前，所述方法还可以包括以下步骤：函数确定步骤(d2)，其中针对所述介质中多个不同深度(z1，z2，z
n
)中的每一个深度，确定所述IQ数据的自相关函数；以及中心估计步骤(e2)，其中针对所述多个不同深度(z1，z2，z
n
)中的每一个深度，根据所述自相关函数的相位估计中心频谱位置ω
c
(z)，其中在所述衰减补偿步骤(f)中，针对每个不同深度(z1，z2，z
n
)，根据所述相应中心频谱位置ω
c
(z)确定所述频移量。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述衰减补偿步骤(f)在时域中通过所述多个不同深度(z1，z2，z
n
)中的每一个深度到最大深度(z
max
)的复相位乘以所述衰减补偿步骤(f)处理的输入数据来进行，在深度(z
k
)的复相位取决于直到所述深度(z
k
)的总偏移量。7.根据权利要求5所述的方法，在所述处理步骤(c)之后，所述方法还包括以下步骤：带宽估计步骤(d2
’
)，其中针对所述多个不同深度(z1，z2，z
n
)中的每一个深度，根据所述IQ数据的自相关系数来估计相应频谱标准偏差；以及带宽确定步骤(e2
’
)，其中针对所述多个不同深度(z1，z2，z
n
)中的每一个深度，根据所述频谱标准偏差确定滤波器的频率带宽，使得所述IQ数据在所述多个不同深度上被自适应地滤波，并且在所述衰减补偿步骤(f)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：声科影像有限公司，
类型：发明
国别省市：