超声图象的相干滤波的方法和装置制造方法及图纸

一种用于改进医学超声图象的方法和装置，它采用了数据相关滤波。为图象中的每个象素计算称为相干因子的量。相干因子被定义为两个量的比值；接收信号相干求和后的幅度与接收信号非相干求和后的幅度。相干数据被存储在缓冲存储器，并可供选择地进行空间滤波和变换。获得幅度数据，并同时把它存储在缓冲存储器中。系统可以有选择地工作，以便只显示相干信息、只显示幅度信息或者显示相干的和幅度的信息的组合。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】总的说来，本专利技术涉及数字超声成象系统，具体地说，涉及用数据相关滤波的方法来改进医学超声图象。传统的超声成象系统包括超声换能器元件阵列，用于发射超声波束，然后接收从研究对象来的反射束。这种扫描包括一系列的测量，在这过程中，发射受控超声波，系统在短的时间间隔后转换到接收方式，并且接收和存储被反射的超声波。通常，在每次测量期间，发射和接收都被控制在相同的方向，以便获得来自沿声束或扫描线的一连串点的数据。当接收反射的超声波时，接收器被动态地聚焦到沿着扫描线的一系列区域上。用于超声成象的阵列通常有许多换能器元件，它们排列成一行或几行，并用分开的电压驱动。通过选择所加的电压的时延(或相位)和幅度，能够控制给定行的各个换能器元件以便产生这样的超声波所有这些换能器元件产生的超声波联合起来形成沿着特定向量方向行进的、并被聚焦在沿束所选的点上的合成的超声波。可以用多次发射来获得代表相同解剖信息的数据。例如通过在每束的焦点相对于上一束的焦点移动的情况下，沿着相同的扫描线发射相继的束，可以改变每次发射的束形成参数，从而提供最大焦点变化，或者相反改变每次发射所接收到的数据的内容。通过改变所加电压的时延和幅度，束以及其焦点能在平面上移动，以便扫描研究对象。当在接收方式下使用换能器探针来接收反射的声波时，应用相同的原理。把在接收换能器元件处产生的电压这样加起来，使得合成信号反映从研究对象的单个焦点反射的超声波。正如发射方式的情况那样，通过给予从每个接收换能器元件来的信号以不同的时延(和/或相移)和增益，来实现超声能的这种聚焦接收。然后对束形成器通道的输出信号进行相干求和，以便形成对应于对象区或感兴趣的体积中的样品体积的每个焦点的相应的象素的亮度值。对这些象素亮度值进行对数压缩、扫描转换，然后将其显示为正被扫描的组织的图象。当活组织的类型和解剖特性在图象亮度上不同时，活组织的类型和解剖特性在超声图象中最易区分出来。在传统的医用超声成象系统上的图象亮度是接收束形成信号幅度的函数，即在对每个换能器元件的被延迟的接收信号进行相干求和之后的结果。更准确地说，显示束形成信号幅度的对数，以及使用者可调节的增益和对比度，并且，如果需要，对少数灰度等级变换表进行选择。在超声图象中，人的肾脏通常呈现为浅黑色、带亮光的椭圆形区域(对应于肾皮质)、形状不规则内部区域(髓质)。声谱仪工作者用来评价超声图象质量的标准是肾皮质与髓质之间的对比度(即所显示的亮度差别)。这可以事后通过手工调节灰度等级变换来人为地提高，不过这种办法只有很小的实际价值。另一种活组织反差结构的辨认方法会更受欢迎，除了接收幅度外，可以用它来区别活组织类型。本专利技术是一种通过采用数据相关滤波来改进医学超声图象的方法和装置。采用根据接收超声信号的相干程度来区分活组织的种类的方法，所述滤波器提高活组织之间的对比度。这种方法还在一定程度上抑制斑点噪声，而不会明显地使分辨率变差。只需要对现有的超声成象系统的硬件作适度的改变，就能实时地实施这方法。本专利技术能结合到有基带束形成器或有纯时延束形成器(也称为射频(RF)束形成器)的数据超声成象系统的束形成系统中。根据本专利技术的方法，对图象中的每个象素计算称为相干因子的量。相干因子被定义为两个量的比值相干求和的接收信号幅度与非相干求和的接收信号幅度。相干数据被存储在缓冲存储器，并可供选择地进行空间滤波和变换。获得幅度数据，并同时把它存储在缓冲存储器中。本专利技术的系统能有选择地工作只显示相干信息；只显示幅度信息；或者显示相干的和幅度的信息的组合。根据最佳实施例，这种组合包括逐个样品地把接收束形成幅度乘以相干因子，然后以传统的方式，即进行对数压缩和扫描转换来显示改变了的幅度。附图说明图1是包括本专利技术的超声成象系统的方框图。图2是显示构成图1的系统的一部分的接收器的方框图。图3是更详细地显示图2的接收器的方框图。图4是更详细地显示图2的探测处理器的方框图。图5是说明根据本专利技术的第一和第二最佳实施例的相干因子C的变换的曲线图。实线是系统设定值(无映象)，而虚线表示两种有阈值的线性变换。如图1所示，包含本专利技术的超声成象系统包括换能器阵列10，后者包括多个单独驱动的换能器2，当以发射器12产生的脉冲波形激励时，每个换能器产生超声能脉冲串。从研究对象反射到换能器阵列10的超声能被每个接收换能器2转换成电信号，并通过一套收发转换(T/R)开关16被分别加到接收器14。对操作人员的命令作出响应，数字控制器18控制发射器12、接收器14和开关16的工作。通过获得一系列回波来进行一次完整的扫描，在这过程中，开关16被设置在它们的发射位置，发射器12马上被选通而激励每个换能器2，然后，开关16被设置在它们的接收位置，由每个换能器2产生的随后的回波信号被送到接收器14。从每个换能器2来的分开的回波信号在接收器14被组合成单个回波信号，此回波信号被用来在显示系统20产生图象中的行。发射器12这样驱动换能器阵列10，使得所产生的超声能被定向或控制成一束。为了做到这一点，发射器12向各个加到相继的换能器2的脉冲波形24加入时延Ti。通过以传统的方式适当地调节时延Ti，超声波束的方向能从轴25偏离一个角度θ，并且聚焦在固定距离R的位置。通过在相继的激励中逐渐改变时延Ti，来进行扇区扫描。这样逐渐增加角度θ，把发射的束控制在一系列方向上。每个超声能的脉冲串所产生的所述各回波信号从处于沿超声波束的相继区域的研究对象被反射回来。回波信号分别被每个换能器2检测，在特定时刻回波信号幅度的样值代表发生在特定区域的反射量。可是，由于在反射点P与每个换能器2之间的传播路径的差别，这些回波信号不是同时被探测到。接收器14放大这些分开的回波信号，对每个回波信号加入适当的时延，并对它们求和，产生单一的回波信号，后者准确地表示沿以角度θ取向的超声波束处于距离R的点P反射回来的总超声能。为了同时对由落到每个换能器2上的各回波所产生的电信号求和，在接收器14的每个分开的通道34(见图2)中引入时延。接收的束时延是与上述的发射延迟相同的延迟Ti。可是，每个接收通道在接收回波期间，时延连续地改变，以便提供被接收束在发出回波的距离R处的动态聚焦。在数字控制器18的控制下，接收器14在扫描期间提供这样的延迟，使得对接收器14的方向的控制跟踪由发射器12控制的束的方向θ，并且对在一系列距离R处的回波信号取样，以便提供适当的延迟和相移，来沿着束动态地聚焦到P点。这样，每次超声脉冲波形的发射都导致获得一系列的数据点，它们代表从沿超声波束的对应的一系列点P反射的声音的量。扫描转换器19接收所述一系列由接收器14产生的数据点，并且把数据转换成所希望的图象。更准确地说，扫描转换器把声图象数据从极坐标(R-θ)扇区格式或笛卡儿坐标线性阵列，以视频速率转换成有合适比例的笛卡儿坐标的显示象素数据。然后，这扫描转换成的声数据被送到显示系统20的显示监控器(未示出)，显示监控器使信号包络的随时间变化的幅度以灰度的形式成象。如图2所示，接收器14包括三部分时间-增益控制部分26、接收束形成部分28和中间处理器30。时间-增益控制(TGC)部分26包括每个接收通道34的各个放大器32，为了控制放大器32的增益而设置时间-增益控制电路36。每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使超声波散射体成象的系统，其特征在于包括： 超声换能器阵列，用于发射超声波束和探测被所述超声波散射体反射的超声回波，所述换能器阵列包括多个换能器元件； 耦合到所述换能器阵列的发射装置，用于为多个样品体积中的每一个形成发射束； 包括多个接收通道的接收器装置，用于从所述多个换能器元件接收相应的幅度信号； 用于形成非相干和的装置，它对从被单个样品体积反射的超声回波导出的所接收的幅度信号求非相干和，为所述多个样品体积中的每一个形成各自的非相干和；以及 用于显示包括多个象素的图象的装置，其中每个象素的亮度是为所述多个样品体积中对应的一个而形成的非相干和的函数。

【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：KW里格拜，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]