一種超聲成像的區(qū)域合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超聲成像及診斷技術(shù)，尤其涉及一種超聲成像的區(qū)域合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在超聲成像過(guò)程中，超聲換能器陣列在發(fā)射聚焦延時(shí)的控制下發(fā)射脈沖超聲波信 號(hào)，聚焦在設(shè)定的方向和位置上。超聲在組織中傳播，同時(shí)被組織所反射，反射回波到達(dá)換 能器陣列上各個(gè)陣元的時(shí)間不同，換能器采集到回波信號(hào)以后，經(jīng)過(guò)放大、延時(shí)和疊加，可 以獲得反射位置的接收聚焦回波信號(hào)，這就是回波合成的原理。
[0003] 傳統(tǒng)的回波合成一般選取極坐標(biāo)下，超聲發(fā)射聚焦方向上單條或多條掃描線上的 點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)，合成出掃描線的接收聚焦回波信號(hào)。由于掃描區(qū)域內(nèi)的掃描線呈放射狀，因 此，需對(duì)掃描線進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和數(shù)字掃描變換（DSC)，使其能在顯示設(shè)備上正常顯示。
[0004] 這種方式的不足之處在于：1、為保證DSC的精度，需要選取掃描線上大量目標(biāo)點(diǎn) 進(jìn)行回波合成；2、極坐標(biāo)下的合成掃描線雖然具有良好的縱向分辨率，但橫向分辨率隨著 掃描深度增加而降低；3、DSC處理需要占用大量存儲(chǔ)空間和處理器時(shí)間，增加了系統(tǒng)復(fù)雜 度和功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而提供一種超聲成像的區(qū)域合 成方法，以減少回波合成的計(jì)算量、保持超聲圖像縱向橫向分辨率恒定以及降低系統(tǒng)復(fù)雜 度和功耗。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種超聲成像的區(qū)域合成方法，其特征在于包括以下步驟：（一）區(qū)域合成模塊在 直角坐標(biāo)系下選取目標(biāo)點(diǎn)，且目標(biāo)點(diǎn)的空間分辨率與顯示設(shè)備的分辨率相對(duì)應(yīng)，（二）發(fā)射 /接收模塊控制探頭發(fā)射超聲信號(hào)掃描待測(cè)區(qū)域；發(fā)射/接收模塊控制探頭接收超聲回波 信號(hào)，并將回波信號(hào)送至區(qū)域合成模塊；（三）區(qū)域合成模塊計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的回波合成信號(hào)， 并將計(jì)算后的回波合成信號(hào)送至信號(hào)處理模塊；信號(hào)處理模塊處理回波合成信號(hào)，并將處 理后的回波合成信號(hào)插值或抽樣之后送至顯示模塊；顯示模塊控制顯示超聲圖像。
[0008] 所述目標(biāo)點(diǎn)的空間分辨率與所述超聲圖像在顯示設(shè)備上的顯示分辨率相同或者 按照相應(yīng)比例系數(shù)相對(duì)應(yīng)。
[0009] 所述比例系數(shù)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，若所述目標(biāo)點(diǎn)的縱向或橫向分辨率比上所 述超聲圖像的顯示縱向或橫向分辨率的比例系數(shù)小于1或大于1，則在顯示之前需要對(duì)信 號(hào)處理后的回波合成信號(hào)進(jìn)行插值或抽樣處理，使處理后的回波合成信號(hào)的分辨率與顯示 分辨率相同，再用于顯示；若所述目標(biāo)點(diǎn)的分辨率與顯示分辨率相同，則信號(hào)處理后的回波 合成信號(hào)可直接用于顯示。
[0010] 所述目標(biāo)點(diǎn)的空間分辨率不隨所述發(fā)射超聲信號(hào)的掃描角度和深度而改變。
[0011] 所述目標(biāo)點(diǎn)的空間分辨率與顯示設(shè)備的分辨率相對(duì)應(yīng)，都采用直角坐標(biāo)系，不需 進(jìn)行數(shù)字掃描變換（DSC)。
[0012] 所述的區(qū)域合成模塊計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的回波合成信號(hào)具體包括以下步驟：
[0013] ( -）確定目標(biāo)區(qū)域和目標(biāo)點(diǎn)：以探頭曲率中心為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，按照設(shè)定 的目標(biāo)點(diǎn)的空間分辨率，選擇相應(yīng)的尺寸參數(shù)，建立矩形網(wǎng)格覆蓋待測(cè)區(qū)域，待測(cè)區(qū)域內(nèi)的 網(wǎng)格角點(diǎn)即為所有的目標(biāo)點(diǎn)；以原點(diǎn)為圓心，將待測(cè)區(qū)域劃分為多個(gè)等張角可重疊的小扇 面，每個(gè)扇面對(duì)應(yīng)單次超聲發(fā)射聲場(chǎng)區(qū)域，一個(gè)扇面即為一個(gè)目標(biāo)區(qū)域，單個(gè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的 網(wǎng)格角點(diǎn)即為待合成的目標(biāo)點(diǎn)，網(wǎng)格角點(diǎn)的坐標(biāo)即為目標(biāo)點(diǎn)的直角坐標(biāo)；
[0014] (二）計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的回波合成參數(shù)：計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)到目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的探頭接收孔 徑內(nèi)每個(gè)陣元的延時(shí)變跡參數(shù)即為目標(biāo)點(diǎn)的回波合成參數(shù)；或，在運(yùn)算速度不足的情況下， 將數(shù)個(gè)小網(wǎng)格組合成大網(wǎng)格，只計(jì)算大網(wǎng)格的角點(diǎn)即為參考點(diǎn)的回波合成參數(shù)，大網(wǎng)格內(nèi) 的小網(wǎng)格角點(diǎn)即為目標(biāo)點(diǎn)的回波合成參數(shù)通過(guò)常規(guī)插值參考點(diǎn)的回波合成參數(shù)獲得；
[0015] (三）目標(biāo)點(diǎn)及目標(biāo)區(qū)域合成：按照計(jì)算出的目標(biāo)點(diǎn)的回波合成參數(shù)對(duì)超聲回波 信號(hào)進(jìn)行延時(shí)變跡疊加即合成出目標(biāo)點(diǎn)；對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的所有目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行回波合成即合成 出目標(biāo)區(qū)域。
[0016] 本發(fā)明所提供的超聲成像的區(qū)域合成方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 1、該區(qū)域合成方法只計(jì)算顯示相關(guān)的目標(biāo)點(diǎn)的回波合成信號(hào)，有效減少了回波合 成計(jì)算量；2、目標(biāo)點(diǎn)的空間分辨率與顯示設(shè)備的分辨率相對(duì)應(yīng)，保證了不同掃描角度和深 度下縱向橫向分辨率恒定；3、目標(biāo)點(diǎn)的空間分辨率與顯示設(shè)備的分辨率相對(duì)應(yīng)，都采用直 角坐標(biāo)系，無(wú)需進(jìn)行DSC處理，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度和功耗，有利于設(shè)備小型化和集成化。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖Ia為傳統(tǒng)的超聲成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖Ib為本發(fā)明的區(qū)域合成方法的超聲成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2a為傳統(tǒng)的回波合成選取回波合成目標(biāo)點(diǎn)的示意圖；
[0021] 圖2b為本發(fā)明的區(qū)域合成方法選取回波合成目標(biāo)點(diǎn)的示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明的區(qū)域合成模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明的區(qū)域合成模塊選取目標(biāo)區(qū)域和目標(biāo)點(diǎn)的示意圖；
[0024] 圖5為本發(fā)明的區(qū)域合成模塊中的目標(biāo)點(diǎn)回波合成的示意圖；
[0025] 圖6a為傳統(tǒng)的回波合成方法中選取參考目標(biāo)點(diǎn)的示意圖；
[0026] 圖6b為本發(fā)明的區(qū)域合成方法中選取參考目標(biāo)點(diǎn)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0028] 圖Ia為傳統(tǒng)的超聲成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中波束合成（即掃描線回波合成）選 取目標(biāo)點(diǎn)的方式如圖2a所示。傳統(tǒng)的回波合成一般選取極坐標(biāo)下超聲發(fā)射聚焦方向上單 條或多條掃描線上的點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)，合成出掃描線的接收聚焦回波信號(hào)。由于掃描區(qū)域內(nèi) 的掃描線呈放射狀，因此，需對(duì)掃描線進(jìn)行數(shù)字掃描變換（DSC)，DSC由圖Ia中的DSC模塊 來(lái)完成，使超聲圖像能在顯示設(shè)備上正常顯示。
[0029] 這種方式的不足之處在于：1、為保證DSC的精度，需要選取掃描線上大量目標(biāo)點(diǎn) 進(jìn)行回波合成；2、極坐標(biāo)下的合成掃描線雖然具有良好的縱向分辨率，但橫向分辨率隨著 掃描深度增加而降低，如圖2a中隨著深度增加目標(biāo)點(diǎn)橫向間距增大；3、DSC處理需要占用 大量存儲(chǔ)空間和處理器時(shí)間，增加了系統(tǒng)復(fù)雜度和功耗。
[0030] 圖Ib為本發(fā)明的區(qū)域合成方法的超聲成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中區(qū)域合成選取 回波合成目標(biāo)點(diǎn)的方式如圖2b。本發(fā)明的超聲成像的區(qū)域合成方法，其特征在于包括以下 步驟：（一）區(qū)域合成模塊在直角坐標(biāo)系下選取目標(biāo)點(diǎn)，且目標(biāo)點(diǎn)的空間分辨率與顯示設(shè)備 的分辨率相對(duì)應(yīng)，（二）發(fā)射/接收模塊控制探頭發(fā)射超聲信號(hào)掃描待測(cè)區(qū)域；發(fā)射/接收 模塊控制探頭接收超聲回波信號(hào)，并將回波信號(hào)送至區(qū)域合成模塊；（三）區(qū)域合成模塊計(jì) 算目標(biāo)點(diǎn)的回波合成信號(hào)，并將計(jì)算后的回波合成信號(hào)送至信號(hào)處理模塊；信號(hào)處理模塊 處理回波合成信號(hào)，并將處理后的回波合成信號(hào)插值或抽樣之后送至顯示模塊；顯示模塊 控制顯示超聲圖像。本發(fā)明的發(fā)射/接收模塊、探頭、信號(hào)處理模塊都是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。
[0031] 圖2a為傳統(tǒng)的回波合成選取回波合成目標(biāo)點(diǎn)的示意圖；圖2b中目標(biāo)點(diǎn)的空間分 辨率與所述超聲圖像在顯示設(shè)備上的顯示分辨率相同或者按照相應(yīng)比例系數(shù)相對(duì)應(yīng)，可根 據(jù)具體情況調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)比例。例如，在處理能力允許的條件下，提高目標(biāo)點(diǎn)的分辨率，可以為 后續(xù)的信號(hào)處理環(huán)節(jié)提供更精細(xì)的原始數(shù)據(jù)，利于提高圖像質(zhì)量；在處理能力緊張的情況 下，可以適當(dāng)降低目標(biāo)點(diǎn)的分辨率。所述比例系數(shù)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，若所述目標(biāo)點(diǎn)的 縱向或橫向分辨率比上所述超聲圖像的顯示縱向或橫向分辨率的比例系數(shù)小于1或大于 1，則在顯示之前需要對(duì)信號(hào)處理后的回波合成信號(hào)進(jìn)行插值或抽樣處理，使處理后的回波 合成信號(hào)的分辨率與顯示分辨率相同，再用于顯示；若所述目標(biāo)點(diǎn)