一種超聲成像方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲成像方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)學超聲成像技術(shù)經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，由于其實時性強、對軟組織鑒別力高、 易于使用和經(jīng)濟性好等優(yōu)點，已經(jīng)成為醫(yī)學臨床中應用最廣泛的影像技術(shù)和臨床多種疾病 診斷的首選方法。
[0003] 傳統(tǒng)超聲成像的幀頻很低，通常在十幾幀到幾十幀之間。對于高硬度組織彈性成 像、大動脈高速血流成像、心臟成像、以及追蹤超聲造影劑狀態(tài)變化等成像目標快速運動因 而需要極高幀頻的應用領(lǐng)域，傳統(tǒng)超聲成像的幀頻已經(jīng)遠遠無法滿足需要。
[0004] 超聲平面波成像技術(shù)包括超聲平面波發(fā)射和相應的超聲回波波束形成技術(shù)，超聲 成像技術(shù)能將傳統(tǒng)的超聲成像幀頻（一般為十幾幀到幾十幀）提高幾百倍，達到10000~ 20000幀。該方法一般將線陣換能器的所有陣元都用于發(fā)射，采用互相之間沒有相對延時的 相同電壓脈沖，同時激勵線陣換能器各個陣元以產(chǎn)生沿垂直于換能器表面方向向前傳播的 超聲平面波；接收回波信號時，采用基于圖像像素點位置的DAS(DelayandSum，延時疊加 法）波束形成技術(shù)形成一幅二維圖像。這樣，只需要一次發(fā)射/接收即可完成一次二維成 像，極大地提高了成像幀頻。但是，由于在使用平面波成像技術(shù)時，超聲能量均勻地分布在 整個二維成像平面，從不同散射物反射的回波會混疊在一起，被各個通道接收，難以區(qū)分。 因此，由普通的波束形成方法得到的圖像會出現(xiàn)很明顯的偽影干擾。
[0005] 為解決這一問題，多角度相干疊加成像法被提出。該方法從2N+1(N為某一正整 數(shù)）個角度（其中一個角度為通常使用的垂直于超聲換能器表面的角度，其他2N個角度圍 繞這個垂直角度呈對稱形態(tài)分布，如-2°，-1°，0°，1°，2° )的發(fā)射超聲平面波并同樣 采用基于圖像像素點位置的DAS波束形成技術(shù)獲得2N+1幅二維圖像，將這些圖像進行疊 加，相當于從多個角度發(fā)射的超聲平面波之間實現(xiàn)了相干增強，產(chǎn)生類似于聚焦的效果，從 而實現(xiàn)了圖像分辨率和對比度的增強。N值越大，對分辨率和對比度的提高效果就越顯著。 利用這一技術(shù)，已經(jīng)實現(xiàn)了高時空分辨率的，能夠?qū)θX微血管響應腦部活動所產(chǎn)生的動 態(tài)變化進行實時成像的新技術(shù)--超聲腦功能成像技術(shù)（functionalultrasound,fUS) 〇 高達千赫茲數(shù)量級的幀頻成像效果，是研宄動態(tài)血流變化情況的關(guān)鍵。此外，該技術(shù)還被 應用到多個生物醫(yī)學超聲學的前沿研宄方向上，如實時三維超聲成像、高速多普勒血流流 場速度分布成像、二維實時彈性成像、心臟、大動脈應變成像等，具有十分廣闊的應用前景。 但是，多角度相干疊加成像法相當于再次降低了幀頻，例如，采用普通的超聲平面波成像方 法，可以實現(xiàn)10000幀每秒的幀頻，但為了提高圖像的分辨率和對比度，改為采用多角度相 干疊加成像法，由51個角度的發(fā)射/接收結(jié)果合成一幅圖像，幀頻就下降到了低于200幀 每秒。因此，多角度相干疊加成像法的應用范圍受到嚴重地制約。
[0006] 綜上所述，如何在保證幀頻不下降的同時，盡可能地提高圖像的分辨率和對比度， 成為超聲波成像需要解決的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種超聲成像方法及裝置。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種超聲成像方法，該方法包括：
[0009] 獲取NXK個第一時間延遲數(shù)據(jù)tn，k;其中，所述第一時間延遲數(shù)據(jù)tn，k為超聲信 號從超聲發(fā)射時刻開始，經(jīng)過第n個散射子的散射，再回到超聲換能器陣列的第k個通道位 置的總的時間延遲；N表示所要成的超聲圖像的像素點數(shù)，K表示超聲換能器陣列中陣元數(shù) 目；n表不某一個散射子，散射子n= 1，2，......，N;k表不超聲換能器陣列中某一個通道， k= 1，2，……，K;
[0010] 獲取DXK個第二時間延遲數(shù)據(jù)td，k;其中，所述第二時間延遲數(shù)據(jù)td，k為已知從超 聲發(fā)射時刻開始，經(jīng)過時間延遲，開始對超聲回波射頻信號進行采樣，得到超聲回波射頻數(shù) 字信號，第k個通道接收到所述超聲回波射頻數(shù)字信號的第d個數(shù)據(jù)點的時刻相對于超聲 信號發(fā)送時刻的時間延遲；D表示每個通道的采樣點數(shù)，d表示一通道接收到超聲回波射頻 數(shù)字信號的某一數(shù)據(jù)點，d= 1，2,……，D;
[0011] 將所述超聲回波射頻數(shù)字信號對應地矩陣變換為長度為DXK的向量s;
[0012] 利用所述向量s中第k個通道的數(shù)據(jù)點d對應的第二時間延遲數(shù)據(jù)td，k以及相同 通道下對應的第一時間延遲數(shù)據(jù)tn，k確定矩陣M;其中，所述矩陣M為稀疏矩陣；
[0013] 根據(jù)所述向量s和所述矩陣M建立方程組；其中，所述方程組為：s=MI;1為表示 散射子的散射強度分布的長度為N的向量；
[0014] 對所述方程組通過壓縮感知算法進行求解，得到向量I;
[0015] 根據(jù)所述向量I確定所要成的超聲圖像。
[0016] 優(yōu)選地，所述確定矩陣M的步驟包括：
[0017] 對第k個通道的數(shù)據(jù)點d建立長度為N的向量m，獲得DXK個向量m;所述向量m 中的每個元素確定方法為：如果第k個通道的數(shù)據(jù)點d對應的第二時間延遲數(shù)據(jù)td，k以及
【主權(quán)項】
1. 一種超聲成像方法，其特征在于，該方法包括： 獲取NXK個第一時間延遲數(shù)據(jù)tn，k;其中，所述第一時間延遲數(shù)據(jù)t n，k為超聲信號從 超聲發(fā)射時刻開始，經(jīng)過第η個散射子的散射，再回到超聲換能器陣列的第k個通道位置的 總的時間延遲；N表示所要成的超聲圖像的像素點數(shù)，K表示超聲換能器陣列中陣元數(shù)目； η表不某一個散射子，散射子η = 1，2，......，N ;k表不超聲換能器陣列中某一個通道，k = 1,2,……，K; 獲取DXK個第二時間延遲數(shù)據(jù)td，k;其中，所述第二時間延遲數(shù)據(jù)td， k為已知從超聲發(fā) 射時刻開始，經(jīng)過時間延遲，開始對超聲回波射頻信號進行采樣，得到超聲回波射頻數(shù)字信 號，第k個通道接收到所述超聲回波射頻數(shù)字信號的第d個數(shù)據(jù)點的時刻相對于超聲信號 發(fā)送時刻的時間延遲；D表示每個通道的采樣點數(shù)，d表示一通道接收到超聲回波射頻數(shù)字 信號的某一數(shù)據(jù)點，d = 1，2，……，D; 將所述超聲回波射頻數(shù)字信號對應地矩陣變換為長度為DXK的向量s ; 利用所述向量s中第k個通道的數(shù)據(jù)點d對應的第二時間延遲數(shù)據(jù)td，k以及相同通道 下對應的第一時間延遲數(shù)據(jù)tn，k確定矩陣M ;其中，所述矩陣M為稀疏矩陣； 根據(jù)所述向量s和所述矩陣M建立方程組；其中，所述方程組為：s = MI ;1為表示散射 子的散射強度分布的長度為N的向量； 對所述方程組通過壓縮感知算法進行求解，得到向量I ; 根據(jù)所述向量I確定所要成的超聲圖像。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定矩陣M的步驟包括： 對第k個通道的數(shù)據(jù)點d建立長度為N的向量m，獲得D X K個向量m ;所述向量m中的 每個元素確定方法為：如果第k個通道的數(shù)據(jù)點d對應的第二時間延遲數(shù)據(jù)td，k以及相同 通道下對應的第一時間延遲數(shù)據(jù)tn，k滿足
，則從第η個散射子散射的超聲回 波信息包括在第k個通道的數(shù)據(jù)點d中，則向量m中第η個元素設(shè)為1，否則，設(shè)為O ; 將DXK個向量m構(gòu)造成一個DXK行、N列的矩陣Μ。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述超聲信號為超聲平面波信號。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，