一种基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像方法，通过将成像区域划分网格得到多个像素点，并遍历所有的发射

【技术实现步骤摘要】
一种基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像方法


[0001]本专利技术属于超声成像领域，更具体地，涉及一种基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像方法。

技术介绍

[0002]超声成像技术是指，利用超声波与成像对象的反射、散射、衍射等相互作用重建出反应物体内部结构和性质的图像的成像技术。超声成像技术广泛应用与临床科室，包括眼科、妇科、产科、消化内科、骨科等。相对于其他影像模式，超声成像技术具有无辐射、实时成像等优点。超声成像模式有反射和透射两种成像模式，临床上目前使用的设备大多属于反射成像技术。随着换能器材料不断优化、电子信息技术高速发展，超声断层成像技术成为超声成像领域的研究热点。
[0003]超声断层成像技术属于超声成像领域，通过电脉冲信号激励超声探头发射超声波，检测从成像物体散射出来的回波信号，经过电子学采样、处理后形成数字信号，利用这些数据重建出超声断层图像。与普通的B超声成像技术不同的是，超声断层成像技术的接收孔径远远大于普通B超，可以采集物体全方位的信号，因此可以实现透射成像；然而，超声断层成像获取的数据量大，重建算法复杂，故其对数据获取系统、计算机系统性能要求都比传统B超高。
[0004]超声断层成像技术的反射成像模式属于结构成像，可以提供物体的内部的结构信息，其图像质量的好坏直接影响着医生对病灶的识别和判断。图像分辨率是评价图像质量重要指标，临床上普通B超声的轴向分辨率由探头的频率决定，侧向分辨率由波束宽度决定，所以轴向分辨率一般优于侧向分辨率；基于环形阵列的超声断层成像技术的成像视野位于环内，环形阵列以圆心为中心呈中心对称，轴向分辨率和侧向分辨率形成统一。目前，延迟叠加波束形成算法因为其简单、鲁棒性好成为超声断层成像最常用的反射重建算法，超声断层成像技术采集一次可获得大量的原始数据，如何进一步提高重建的超声断层图像的分辨率，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像方法，由此解决如何提高超声断层图像的分辨率的技术问题。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像方法，其特征在于，包括：
[0007]S1，所述环形探头上的各个阵元依次发射超声信号，全部阵元均同时接收并采集超声信号，获得各发射
‑
接收阵元对的回波数据；对成像区域进行网格化处理获得多个网格点；
[0008]S2，确定某一网格点至外椭圆c
k
的最短距离d；其中，所述外椭圆c
k
的焦点为第k个发射
‑
接收阵元对中两阵元的坐标点，长轴a
k
＝a
k
`+τ
·
C；
[0009]其中，a
k
`为内椭圆c
k
`的长轴，所述内椭圆c
k
`以所述第k个发射
‑
接收阵元对中两阵元的坐标点为焦点、以所述某一网格点分别至所述第k个发射
‑
接收阵元对中两阵元的距离之和为长轴，τ为接收信号的脉冲时间宽度，C为声速；k＝n*n，n为阵元个数；
[0010]S3，根据d小于预设阈值时对应的所有发射
‑
接收阵元对的回波数据计算所述某一网格点的像素值；
[0011]S4，重复S2
‑
S3，直至遍历所有网格点；
[0012]S5，基于所有网格点的像素值得到超声断层成像图。
[0013]优选地，将d小于预设阈值时对应的发射
‑
接收阵元对的回波数据进行对齐后叠加，得到所述各网格点的像素值。
[0014]优选地，将所述各网格点的像素值进行对数压缩、映射及显示，得到超声断层成像图。
[0015]优选地，所述预设阈值为ar，其中，a为任意实数，r为轴向分辨率。
[0016]优选地，将成像区域按照直角坐标进行网格化。
[0017]优选地，所述各阵元在环形探头上均布分布。
[0018]按照本专利技术的第二方面，提供了一种基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
[0019]所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
[0020]所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行如第一方面所述的方法。
[0021]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0022]本专利技术提供的基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像方法，通过将成像区域划分网格得到多个像素点，并遍历所有的发射
‑
接收阵元对和像素点，通过计算其形成的反投影椭圆环的宽度d，选取最优的发射
‑
接收阵元对，重建高分辨率反射图。通过上述方式选择最优的发射
‑
接收阵元对组合，能够提高超声断层成像系统的反射图的空间分辨率，可实现环内任意像素点统一的高分辨率，从而达到控制最终输出图像质量的目的。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的某一发射
‑
接收阵元对在散射点处的椭圆反投影轨迹示意图；
[0024]图2为本专利技术提供的探头实际发射的具有一定宽度的超声波示意图；
[0025]图3为本专利技术提供的具有一定宽度的发射超声波在散射点处的反投影轨迹示意图之一；
[0026]图4为本专利技术提供的具有一定宽度的发射超声波在散射点处的反投影轨迹示意图之二；
[0027]图5是Field II仿真的环形探头示意图；
[0028]图6为本专利技术提供的基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像方法流程示意图。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0030]超声断层成像系统采用环形阵列探头，探头上的每个阵元兼具发射和接收功能，数据获取模式为单发全接，其中一个阵元发射超声波，全环阵元同时接收超声波，经过延迟叠加波束形成算法计算得到低分辨率反射图，顺序发射所有阵元，全环阵元同时接收，依次计算得到若干低分辨率反射图，然后将所有低分辨率发射图相干叠加，最后得到高分辨率发射图。
[0031]由SA技术可知，对于成像区域内的某个成像点P，其灰度值的确定方法为：分别计算发射阵元到像素点的距离lt和接收阵元到像素点的距离lr。根据直线传播和声速不变的假设，计算从发射到接收的时间t＝(lt+lr)/C，其中C为声速。像素的灰度值与传输后t时刻接收到的回波信号的强度成正比。
[0032]因此，在发射阵元和接收阵元的位置不变的情况下，只要像素的(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环形阵列探头的高分辨率超声断层成像方法，其特征在于，包括：S1，所述环形探头上的各个阵元依次发射超声信号，全部阵元均同时接收并采集超声信号，获得各发射
‑
接收阵元对的回波数据；对成像区域进行网格化处理获得多个网格点；S2，确定某一网格点至外椭圆c
k
的最短距离d；其中，所述外椭圆c
k
的焦点为第k个发射
‑
接收阵元对中两阵元的坐标点，长轴a
k
＝a
k
`+τ
·
C；其中，a
k
`为内椭圆c
k
`的长轴，所述内椭圆c
k
`以所述第k个发射
‑
接收阵元对中两阵元的坐标点为焦点、以所述某一网格点分别至所述第k个发射
‑
接收阵元对中两阵元的距离之和为长轴，τ为接收信号的脉冲时间宽度，C为声速；k＝n*n，n为阵元个数；S3，根据d小于预设阈值时对应的所有发射

【专利技术属性】
技术研发人员：尉迟明，丁明跃，张求德，刘权权，宋俊杰，武云，刘昭辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：