高体积速率3D 超声诊断成像制造技术

技术编号:8303154 阅读:146 留言:0更新日期:2013-02-07 09:00
一种3D超声诊断成像系统,其以等于3D图像数据集的采集速率的3D显示帧率来产生3D显示图像。由分立的扫描射束对被成像体积区域进行稀疏地欠采样。根据图像场中是否存在运动,利用内插值或通过与来自其他3D扫描时段的采集数据值交织来填充射束之间的空间位置。使用多个不同的射束扫描模式,其中不同的扫描模式具有不同的射束所处于的空间位置和射束被省去的空间位置。在优选实施例中,逐个像素进行运动的判断并接着决定使用内插数据还是交织数据进行显示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及医学诊断超声系统,具体而言,涉及在显示器的高帧率下执行实时3D成像的超声系统。
技术介绍
多年来一直使用超声成像实时扫描和显示身体的二维(2D)图像平面。近年来,实时3D成像已经随着矩阵换能器阵列超声探头的出现而实现商用,这种探头使用2D换能器阵列对身体的体积区域进行电子扫描。实时3D成像的障碍是扫描体积区域所需的时间。典型的2D图像平面可以利用128条发射和接收扫描线来扫描以形成2D图像。即使在最大的诊断深度,超声在身体中行进的速度,标称为1580米/秒,使得能够足够快地采集图像以进行实时成像。实时成像一般是以超过20帧每秒,优选至少30帧每秒的帧率显示,这是标准NTSC电视或显示监视器的帧率。不过,利用相同的扫描线密度扫描体积区域花费的时间 相当长,因为要发射和接收的扫描线数量数以千计。采集单个3D体图像所需的时间于是受到超声脉冲和回波行进的声速限制。在对诸如心脏的运动器官成像时,问题进一步复杂化,因为长的采集时间可能导致模糊或失真的图像,在必须要多次触发每条扫描线时,多普勒成像变得更加困难。用于接近实时成像的几种折衷方案之一是仅对小的体积区域扫描并成像。不过,这将限制视场并因此限制诊断3D超声的实用性。在美国专利5993390 (Savord等人的)中描述了实时3D超声成像的另一种方法。在这种方法中,大的视场被分成若干体积段。对每个体积段独立成像,然后将图像段连接在一起,以形成具有宽视场的相邻3D图像。本专利的图5给出了心脏成像的范例。心脏的图像场被分成九个体积段。在心搏周期的每个阶段对每个段成像。采集所有必需的体积段需要九次心跳。将对应于同一阶段的段连接在一起,然后以显示器的实时速率重放所连接体积的阶段序列,示出完整心脏周期中心跳的大视图的实况序列。尽管所得的图像序列是实况的,但不是实时的,因为实况图像序列仅在采集部分体积段所需的心跳次数之后才有实况图像序列。因此,希望能够在三维中并实时利用超声对大视场成像。此外,希望对像心脏那样的运动中的身体器官进行实时3D超声成像,并在显示器的体积帧率下这样做,该帧率足够高,可以流畅地显示运动而没有模糊、失真或其他图像人为噪声。
技术实现思路
根据本专利技术的原理,描述了一种诊断超声系统,其通过以低扫描线密度(宽间距)对体积区域进行欠采样来采集用于3D图像的体图像数据,该低扫描线密度足以在足以实现显示的期望的体积帧率的时间间隔中对整个体积区域进行欠采样。由于所得的图像数据集可能没有充分对体积区域进行空间采样,所以在方位和高度维度上对图像数据进行内插,以利用内插的图像数据填充采集的扫描线之间的空间。在优选实施方式中,为不同的体积采集采用多个不同的扫描模式。可以对每个体积采集的图像数据进行内插处理以给出由采集和内插图像数据构成的图像,或者可以利用由一个或多个其他体积采集而采集的数据填充(交织(interleaved))未扫描的一些或全部图像位置。优选地,实时并且局部地逐个像素决定使用内插图像数据或者交织图像数据。附图说明在附图中图I以方框图形式示出了根据本专利技术原理构造的3D超声成像系统;图2以方框图形式示出了图I的3D图像处理器的一种实施方式的细节;图3示出了根据本专利技术原理通过欠采样扫描的体积区域; 图4a示出了根据本专利技术的四种欠采样射束模式;图4b示出了体积区域的未采样点处图像数据的内插;图5a和5b示出了根据本专利技术原理可用于心脏成像的欠采样射束模式的两个序列;图6示出了利用多线射束形成器对体积区域进行欠采样。具体实施例方式首先参考图1,能够进行三维成像的超声探头10包括二维阵列换能器12,其在体积区域上发射电子操纵的并且聚焦的射束,并响应于每个发射束接收单个或多个接收射束。称为“片”或“子阵列”的相邻换能器元件的组由探头12中的微射束形成器(μ BF)整体操作,微射束形成器对接收的回波信号执行部分射束形成,由此减少探头和主系统之间电缆中导体的数量。在美国专利6419633 (Robinson等人)和美国专利6368281 (Solomon等人)中描述了适当的二维阵列。在美国专利5997479 (Savord等人)和6013032 (Savord)中描述了微射束形成器。阵列的发射束特性由射束发射器16控制,其促使阵列的切趾孔径(apodized aperture)元件沿期望方向发射期望宽度的聚焦射束通过身体的体积区域。利用发射/接收开关14将发射脉冲从射束发射机16耦合到阵列的元件。由阵列元件和微射束形成器响应于发射束所接收的回波信号被耦合到系统射束形成器18,在系统射束形成器18处,处理来自微射束形成器的部分射束形成的回波信号以响应于发射束形成完全射束形成后的单个或多个接收射束。在上述Savord,032专利中描述了用于此目的的适当射束形成器。由射束形成器18形成的接收射束被耦合到信号处理器,其执行诸如滤波和正交解调的功能。经处理接收射束的回波信号被耦合到多普勒处理器30和/或B模式处理器24。多普勒处理器30将回波信息处理成多普勒功率或速度信息。对于B模式成像,对接收射束回波进行包络检测,并由B模式处理器24将信号对数压缩到适当动态范围。如下文更详细描述的,由3D图像处理器处理来自体积区域的回波信号以形成3D图像数据集。可以通过若干种方式处理3D图像数据以进行显示。一种方式是产生体积的多个2D平面。在美国专利6443896 (Detmer)中描述了这种方式。由多平面重新格式化器34产生体积区域的这种平面图像。也可以由体绘制器36绘制三维图像数据以形成透视或运动视差3D显示。如美国专利5720291 (Schwartz)中所述,所得图像(可以是B模式、多普勒或两者)耦合到显示处理器38,从显示处理器在图像显示器40上显示它们。通过用户接口或控制面板20提供射束形成器控制器22和超声系统的其他功能的用户控制。为了提供分辨率高且没有采样人为噪声的3D图像,必须以满足奈奎斯特(Nyquist)准则的射束密度对被成像的体积区域进行空间采样,如美国专利申请公开No. 2007/0123110 (Schwartz)中所述。本专利技术的一些实施方式将在这一空间采样准则的阈值附近或之下对体积进行空间采样。这里将来自体积区域的这种低密度扫描的3D数据称为3D欠采样体积数据。3D欠采样的体积数据可以是B模式数据、多普勒数据或两者的组合。如图2所示,将这样的3D欠采样体积数据集从B模式处理器24和/或多普勒处理器30耦合到存储装置50。由于每个欠采样的体积数据集(SSVd)自身都是要成像的完整体积的采样,所以尽管是欠采样,也可以处理它以产生完整体积的3D视图。根据本专利技术的第一方面,这是通过内插器进行的,其在SSVd的被采样(采集)数据点之间内插额外的显示值。可以使用各种线性、非线性和加权内插法内插这些额外的显示值,并且下文给出范例。将额外的显示值在所采集数据点之间的它们的适当空间位置处并入采集的SSVd中,以产生内插的欠采样体积数据集SS'。由于可以比采集SSVd所需的时间在更少时间内进行额外显示值的内插,所以可以以SSVd的采集帧率显示SSV1。SSV1和SSVd存储在数据集存储器50中, 用于如下所述那样使用。根据本专利技术的另一方面,超声成像系统判断是否显示内插本文档来自技高网
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【技术保护点】

【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:D·普拉特S·沃特金斯W·马丁
申请(专利权)人:皇家飞利浦电子股份有限公司
类型:
国别省市:

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