專利名稱：超聲成像延時(shí)控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種醫(yī)學(xué)超聲成像系統(tǒng)中超聲成像控制，尤其是涉及ー種醫(yī)學(xué)超聲成像系統(tǒng)在進(jìn)行波束合成過(guò)程中的超聲成像延時(shí)控制方法，以及使用該控制方法的控制裝置。
背景技術(shù)：
在醫(yī)學(xué)超聲成像系統(tǒng)中，波束合成是數(shù)字域進(jìn)行處理的第一個(gè)環(huán)節(jié)，波束合成環(huán)節(jié)處理的精確程度極大的影響著后續(xù)的處理，乃至最終的成像質(zhì)量。而同相位數(shù)據(jù)的獲得又是波束合成環(huán)節(jié)至為重要的步驟，為此不同的超聲系統(tǒng)為了獲得精確的通道數(shù)據(jù)進(jìn)行了各種各樣的處理，比如有的系統(tǒng)通過(guò)提高采樣率來(lái)獲得更加精細(xì)的延時(shí)，有的系統(tǒng)在能力 有限的情況下，利用插值算法來(lái)近似的提高延時(shí)精度，這些方法有一定的局限性，如采樣率的提聞受硬件條件的限制，局限于接收延時(shí)精度的提聞。現(xiàn)有的波束合成算法通常沒有考慮探頭結(jié)構(gòu)對(duì)聲速的影響，即沒有考慮陣元面到探頭面的結(jié)構(gòu)對(duì)聚焦準(zhǔn)確程度的影響，導(dǎo)致在波束合成后的射頻數(shù)據(jù)存在相位誤差，最終影響圖像的分辨率和層次感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到探頭內(nèi)部的聲學(xué)特性與掃查對(duì)象的聲學(xué)特性差異造成的相位差異，提出了一種超聲成像延時(shí)控制方法及裝置，解決目前超聲成像系統(tǒng)中由于延時(shí)相位誤差而影響超聲圖像質(zhì)量的問(wèn)題。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種超聲成像延時(shí)控制方法，其包括步驟
分別以超聲波在探頭內(nèi)的傳播聲速VI、超聲波在掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V 2，預(yù)先計(jì)算各個(gè)通道到掃描線起始聚焦點(diǎn)(或稱為第一個(gè)聚焦點(diǎn))產(chǎn)生的初始延時(shí)誤差
hT(n,0) = d(n, 0)(—-—);
. n r/
預(yù)先計(jì)算各通道在掃描線上各相鄰聚焦點(diǎn)的相對(duì)延時(shí)誤差‘i),
咖=剛)-_’廣1);
用預(yù)先計(jì)算出的初始延時(shí)誤差和相對(duì)延時(shí)誤差，累加計(jì)算各個(gè)通道中各個(gè)聚焦點(diǎn)以掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2計(jì)算的延時(shí)與實(shí)際延時(shí)之間的延時(shí)誤差
將延時(shí)誤差(U)與掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2計(jì)算出的延時(shí)相加得到該聚焦點(diǎn)所
有通道的實(shí)際延時(shí)T’(n，j)；
使用實(shí)際延時(shí)T’進(jìn)行超聲波的發(fā)射和接收的延時(shí)控制；其中，η為通道號(hào)，j為聚焦點(diǎn)序號(hào)，J=O時(shí)表示探頭掃描線上起始聚焦點(diǎn) 成^り為第η個(gè)通道到掃描線上第j個(gè)聚焦點(diǎn)的幾何距離。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述超聲成像延時(shí)控制方法還包括步驟將計(jì)算獲取的初始延時(shí)誤差Λア0 Λ存放在初始延時(shí)誤差表;將計(jì)算獲取的相對(duì)延時(shí)誤差J (nt j)保存在
相對(duì)誤差延時(shí)表。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，相對(duì)延時(shí)誤差~爿^ j)的計(jì)算步驟包括:
計(jì)算每個(gè)聚焦點(diǎn)j所對(duì)應(yīng)的各個(gè)通道η的延時(shí)誤差,·);
計(jì)算相鄰聚焦點(diǎn)j與聚焦點(diǎn)j_l在相同通道η的相對(duì)延時(shí)誤差j)。相應(yīng)的，本發(fā)明公開ー種超聲成像延時(shí)控制裝置，其包括
初始延時(shí)誤差表，用于存放各個(gè)通道在掃描線上起始聚焦點(diǎn)以掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速
V2計(jì)算的各個(gè)通道延時(shí)與實(shí)際延時(shí)之間的誤差，ΒΡαΓ( ,0) = d(n
相對(duì)延時(shí)誤差表，用于存放各通道在掃描線上各相鄰聚焦點(diǎn)的延時(shí)誤差的相對(duì)值，
δ^(η J) = tT{nj)-
延時(shí)誤差計(jì)算模塊，用于使用預(yù)先計(jì)算出的初始延時(shí)誤差和相對(duì)延時(shí)誤差，累加計(jì)算各個(gè)通道中各個(gè)聚焦點(diǎn)以掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2計(jì)算的延時(shí)與實(shí)際延時(shí)之間的延時(shí)誤
差δτ λ j)= 5s(n,j) +LT(Hj-I);
延時(shí)計(jì)算模塊,用于將延時(shí)誤差與掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2計(jì)算出的延時(shí)相
加得到該聚焦點(diǎn)所有通道的實(shí)際延時(shí)T’ (n, j)；
延時(shí)控制模塊，用于使用實(shí)際延時(shí)T’對(duì)與探頭連接的發(fā)射電路和接收電路分別進(jìn)行超聲波發(fā)射和接收的延時(shí)控制。另外，本發(fā)明還公開ー種超聲成像延時(shí)控制方法，其包括步驟
以超聲波在設(shè)置于探頭內(nèi)的傳播聲速VI，計(jì)算超聲波在探頭內(nèi)的延時(shí)
糊=獅
以超聲波在掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2，計(jì)算超聲波在掃查對(duì)象內(nèi)傳播的延時(shí)
JflCnJ) = 4( i)/r2;
計(jì)算實(shí)際延時(shí) i ( j) = J1Cn j) + JiCnl j)；
使用實(shí)際延時(shí)τ’進(jìn)行超聲波的發(fā)射和接收的延時(shí)控制；
其中，η為通道號(hào)，j為聚焦點(diǎn)序號(hào)舉·])為第11個(gè)通道到掃描線上第j個(gè)聚焦點(diǎn)的傳播路徑在探頭內(nèi)的距離り標(biāo)示第η個(gè)通道到聚焦點(diǎn)j的傳播路徑在掃查對(duì)象內(nèi)的距離。相應(yīng)的，本發(fā)明再公開ー種超聲成像延時(shí)控制裝置，其包括探頭內(nèi)延時(shí)計(jì)算模塊，用于以超聲波在設(shè)置于探頭內(nèi)的傳播聲速VI，計(jì)算超聲波在探頭內(nèi)的延時(shí)^ひ|，J = Si (nj) / Fl;
探頭外延時(shí)計(jì)算模塊，用于以超聲波在掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2，計(jì)算超聲波在掃查
對(duì)象內(nèi)傳播的延時(shí)Jji3J): dMfun'
實(shí)際延時(shí)計(jì)算模塊，用于計(jì)算實(shí)際延時(shí)= TiIif j) + Je(λ# j)；
延時(shí)控制模塊，用于使用實(shí)際延時(shí)T’進(jìn)行超聲波的發(fā)射和接收的延時(shí)控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明通過(guò)延時(shí)控制進(jìn)行相位矯正，解決了探頭的匹配層與掃查對(duì)象聲速差異造成的延時(shí)誤差，提高聚焦的準(zhǔn)確度，使各通道到同一聚焦點(diǎn)的延時(shí)更加準(zhǔn)確，從而提高超聲系統(tǒng)成像圖像的質(zhì)量。


圖I是超聲成像系統(tǒng)的示意 圖2是探頭結(jié)構(gòu)中超聲波產(chǎn)生延時(shí)距離的示意 圖3是本發(fā)明第I實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明第I實(shí)施例的流程示意 圖5是本發(fā)明第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明第2實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在考慮探頭結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)超聲成像系統(tǒng)的延時(shí)控制進(jìn)行精確計(jì)算，消除由于探頭結(jié)構(gòu)對(duì)延時(shí)準(zhǔn)確程度的影響。如圖I所示，在超聲成像系統(tǒng)中，由發(fā)射電路11控制探頭10進(jìn)行超聲波的發(fā)射，接收電路12控制探頭10進(jìn)行超聲波的接收，由延時(shí)控制裝置13對(duì)發(fā)射/接收電路12進(jìn)行超聲波發(fā)射延時(shí)控制和回波數(shù)據(jù)接收延時(shí)控制。回波數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)放大及采樣模塊14后，依次經(jīng)過(guò)延時(shí)取值模塊151、變跡加權(quán)模塊152和孔徑補(bǔ)償模塊153組成的波束合成模塊15，由波束合成模塊將回波數(shù)據(jù)進(jìn)行波束合成，然后經(jīng)過(guò)信號(hào)處理模塊16得到用于診斷的超聲圖像。由此可見，延時(shí)控制裝置13處于超聲成像系統(tǒng)的前端，因此對(duì)最終的超聲圖像質(zhì)量影響很大，如果延時(shí)控制裝置13對(duì)超聲波發(fā)射與接收的處理有誤差，會(huì)很大程度上降低超聲成像的質(zhì)量。其中，發(fā)射延時(shí)的目的為使發(fā)出的各個(gè)通道的超聲波在同一時(shí)間到達(dá)發(fā)射聚焦點(diǎn)。接收延時(shí)的目的是獲得同一接收聚焦點(diǎn)(或稱為焦點(diǎn))各個(gè)通道的回波數(shù)據(jù)，這些回波數(shù)據(jù)在聚焦點(diǎn)的相位相同。延時(shí)取值就是通過(guò)計(jì)算接收各陣元到接收聚焦點(diǎn)的空間相對(duì)位置，以此取得同一聚焦點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行波束合成。一般而言，探頭10中的陣元面并不直接接觸掃查對(duì)象，而是通過(guò)配置的透鏡層、匹配層、甚至冷卻液層方才接觸掃查對(duì)象；這些層級(jí)與掃查對(duì)象組織的聲學(xué)特性并不完全相同，即它們的聲速差異很大，在空間幾何距離到延時(shí)的轉(zhuǎn)換中，如果不考慮這些層級(jí)，而簡(jiǎn)單的用掃查對(duì)象的聲速來(lái)計(jì)算，就會(huì)產(chǎn)生聚焦誤差，這種誤差在近場(chǎng)表現(xiàn)尤其明顯。探頭電路、陣元面上加匹配層等組成探頭，探頭面指的是與掃查對(duì)象接觸的面。從探頭10的陣元面發(fā)射出來(lái)的超聲波束，或從掃查對(duì)象返回到發(fā)射接收陣元的超聲回波，其傳播路徑由兩部分構(gòu)成，一部分位于探頭10內(nèi)，即di部分(陣元面到掃查對(duì)象的表面)，另一部分位于掃查對(duì)象中，即do部分。如果以掃查對(duì)象的聲學(xué)特性去處理探頭內(nèi)的di段，則會(huì)產(chǎn)生ー個(gè)誤差。為了消除此誤差，需要考慮陣元面到探頭面的結(jié)構(gòu)(即di部分)對(duì)聚焦準(zhǔn)確程度的影響。結(jié)合圖3和圖4所示本發(fā)明第一實(shí)施例中，本發(fā)明對(duì)di段的處理按照探頭10中的匹配層的聲速來(lái)進(jìn)行。首先對(duì)整個(gè)超聲波傳播路徑用掃查對(duì)象的聲速計(jì)算，得到延時(shí)數(shù)據(jù)T，然后計(jì)算di段由按匹配層聲速和掃查對(duì)象聲速計(jì)算產(chǎn)生的差異ΛΤ，最后得到超聲波準(zhǔn)確的延時(shí)量T’。故,·γ='γ+λΓ。 本發(fā)明根據(jù)延時(shí)差異在超聲成像系統(tǒng)中存放兩張表ー張為初始延時(shí)誤差表，用于存放各通道到掃描線上起始聚焦點(diǎn)(或稱為第一個(gè)聚焦點(diǎn))的延時(shí)誤差；另ー張為相對(duì)誤差延時(shí)表，用于存放各個(gè)通道相鄰接收聚焦點(diǎn)延時(shí)誤差的相對(duì)值。然后根據(jù)聚焦點(diǎn)的位置，以及兩張延時(shí)誤差表來(lái)計(jì)算某個(gè)聚焦點(diǎn)處的延時(shí)誤差ΛΤ，將延時(shí)誤差與按掃查對(duì)象聲速計(jì)算出的延時(shí)相加得到該聚焦點(diǎn)所有通道的實(shí)際延時(shí)Τ’，延時(shí)控制裝置13用實(shí)際延時(shí)Τ’進(jìn)行延時(shí)控制，從而得到準(zhǔn)確的超聲波束發(fā)射聚焦和超聲波束接收聚焦。具體來(lái)說(shuō)，按以下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟Sll :預(yù)先計(jì)算各個(gè)通道到掃描線起始聚焦點(diǎn)以匹配層聲速和掃查對(duì)象聲速為參數(shù)而產(chǎn)生的初始延時(shí)誤差，將計(jì)算獲取的初始延時(shí)誤差存放在初始延時(shí)誤差表。假設(shè)第η個(gè)通道到掃描線上起始聚焦點(diǎn)的距離為d(n，O)，則初始延時(shí)誤差為
ΔΤ( ,0)=^( ,0)(—)0 Vl F 2其中Vl為超聲波在探頭10內(nèi)傳播的聲速(本實(shí)施例是采用超聲波在匹配層的傳播聲速，更準(zhǔn)確的為陣元面到探頭面各層結(jié)構(gòu)的綜合聲速);V2為超聲波在掃查對(duì)象內(nèi)傳播的聲速。d(n,j)為第η個(gè)通道到探頭掃描線上聚焦點(diǎn)j的距離，其中，j=0標(biāo)示掃描線第一個(gè)聚焦點(diǎn)，d (η, O)為第η個(gè)通道到掃描線上起始聚焦點(diǎn)的距離。步驟S12 :預(yù)先逐一計(jì)算各個(gè)相鄰聚焦點(diǎn)的延時(shí)誤差的相對(duì)值(即相對(duì)延時(shí)誤差)，將計(jì)算獲取的相對(duì)延時(shí)誤差保存在相對(duì)誤差延時(shí)表。相位延時(shí)誤差的計(jì)算步驟包括首先，計(jì)算每個(gè)聚焦點(diǎn)j所對(duì)應(yīng)的各個(gè)通道η的延時(shí)誤差，然后計(jì)算相鄰聚焦點(diǎn)相同通道的延時(shí)誤差的相對(duì)值
其中η為通道號(hào)，j為聚焦點(diǎn)序號(hào)，對(duì)于掃描線上第一
個(gè)聚焦點(diǎn)有..txTin’j-V) = m o)。計(jì)算出初始延時(shí)誤差和相對(duì)延時(shí)誤差，并將の存入初始延時(shí)誤差表，將Ar( d)存入相對(duì)延時(shí)誤差表，以備延時(shí)誤差的計(jì)算。步驟S13 :由延時(shí)誤差計(jì)算模塊累加計(jì)算通道n，聚焦點(diǎn)j的延時(shí)誤差
權(quán)利要求
1.一種超聲成像延時(shí)控制方法，其特征在于，包括步驟 分別以超聲波在探頭內(nèi)的傳播聲速VI、超聲波在掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2，預(yù)先計(jì)算各個(gè)通道到掃描線起始聚焦點(diǎn)產(chǎn)生的初始延時(shí)誤差A(yù)T(n,0) = d( , 0){———)； ' , η η 預(yù)先計(jì)算各通道在掃描線上各相鄰聚焦點(diǎn)的相對(duì)延時(shí)誤差δふJ(rèn)l 用預(yù)先計(jì)算出的初始延時(shí)誤差和相對(duì)延時(shí)誤差，累加計(jì)算各個(gè)通道中各個(gè)聚焦點(diǎn)以掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2計(jì)算的延時(shí)與實(shí)際延時(shí)之間的延時(shí)誤差,輯《か44』+ 取H); 將延時(shí)誤差ΔΤΧυ)與掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2計(jì)算出的延時(shí)相加得到該聚焦點(diǎn)所有通道的實(shí)際延時(shí)T’(n，j)； 使用實(shí)際延時(shí)T’進(jìn)行超聲波的發(fā)射和接收的延時(shí)控制； 其中，η為通道號(hào)，j為聚焦點(diǎn)序號(hào)，J=O時(shí)表示探頭掃描線上起始聚焦點(diǎn)為第η個(gè)通道到掃描線上第探頭j個(gè)聚焦點(diǎn)的幾何距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述超聲成像延時(shí)控制方法，其特征在于，還包括步驟將計(jì)算獲取的初始延時(shí)誤差ΔI (A ￠0存放在初始延時(shí)誤差表。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述超聲成像延時(shí)控制方法，其特征在于，還包括步驟將計(jì)算獲取的相對(duì)延時(shí)誤差Co, j)保存在相對(duì)誤差延時(shí)表。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述超聲成像延時(shí)控制方法，其特征在于，相對(duì)延時(shí)誤差JajXji,j)的計(jì)算步驟包括 計(jì)算每個(gè)聚焦點(diǎn)j所對(duì)應(yīng)的各個(gè)通道η的延時(shí)誤差Δ/ υ, i); 計(jì)算相鄰聚焦點(diǎn)j與聚焦點(diǎn)j-Ι在相同通道η的相對(duì)延時(shí)誤差j)。
5.一種超聲成像延時(shí)控制裝置，其特征在于，包括 初始延時(shí)誤差表，用于存放各個(gè)通道到掃描線上的起始聚焦點(diǎn)以掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2計(jì)算的各個(gè)通道延時(shí)與實(shí)際延時(shí)之間的誤差，即O) =； + V\ V2 相對(duì)延時(shí)誤差表，用于存放各通道在掃描線上各相鄰聚焦點(diǎn)的延時(shí)誤差的相對(duì)值， 延時(shí)誤差計(jì)算模塊，用于使用預(yù)先計(jì)算出的初始延時(shí)誤差和相對(duì)延時(shí)誤差，累加計(jì)算各個(gè)通道中各個(gè)聚焦點(diǎn)以掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2計(jì)算的延時(shí)與實(shí)際延時(shí)之間的延時(shí)誤差 δ ァU i) AT(n,f} -j-1)； 延時(shí)計(jì)算模塊，用于將延時(shí)誤差ΔΓ υ)與按掃查對(duì)象聲速V2計(jì)算出的延時(shí)相加得到該聚焦點(diǎn)所有通道的實(shí)際延時(shí)T’ (n, j)； 延時(shí)控制模塊，用于使用實(shí)際延時(shí)T’對(duì)與探頭連接的發(fā)射電路和接收電路分別進(jìn)行超聲波發(fā)射和接收的延時(shí)控制； 其中，η為通道號(hào)，j為聚焦點(diǎn)序號(hào)，
6.一種超聲成像延時(shí)控制方法，其特征在于，包括步驟 以超聲波在設(shè)置于探頭內(nèi)的傳播聲速VI，計(jì)算超聲波在探頭內(nèi)的延時(shí)獅推肩； 以超聲波在掃查對(duì)象內(nèi)的傳播聲速V2，計(jì)算超聲波在掃查對(duì)象內(nèi)傳播的延時(shí)
7.一種超聲成像延時(shí)控制裝置，其特征在于，包括 探頭內(nèi)延時(shí)計(jì)算模塊，用于以超聲波在探頭內(nèi)的傳播聲速Vl，計(jì)算超聲波在探頭內(nèi)的
全文摘要
本發(fā)明公開一種超聲成像延時(shí)控制方法及裝置。其中，所述方法包括步驟預(yù)先計(jì)算各個(gè)通道到接收掃描線起始聚焦點(diǎn)產(chǎn)生的初始延時(shí)誤差以及各通道每個(gè)聚焦點(diǎn)與同一掃描線上前一個(gè)相鄰聚焦點(diǎn)對(duì)應(yīng)的延時(shí)誤差的相對(duì)值；對(duì)于所有聚焦點(diǎn)，用預(yù)先計(jì)算出的初始延時(shí)誤差和相對(duì)延時(shí)誤差，累加計(jì)算獲得該聚焦點(diǎn)各通道的延時(shí)誤差；將延時(shí)誤差與按掃查對(duì)象聲速計(jì)算出的延時(shí)相加得到該聚焦點(diǎn)所有通道的實(shí)際延時(shí)；或者分別計(jì)算探頭匹配層內(nèi)和掃查對(duì)象內(nèi)的延時(shí)，進(jìn)行相加獲得實(shí)際延時(shí)，使用實(shí)際延時(shí)進(jìn)行超聲波的發(fā)射和接收的延時(shí)控制。本發(fā)明通過(guò)延時(shí)控制進(jìn)行相位矯正，使各通道到同一聚焦點(diǎn)的延時(shí)更加準(zhǔn)確，從而提高超聲系統(tǒng)成像質(zhì)量。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102846336SQ20111017365
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者張羽 申請(qǐng)人:深圳市藍(lán)韻實(shí)業(yè)有限公司