換能器陣元512索引η和發(fā)射事件索引X、以及換能器陣元 512的位置、換能器陣元512的屬性（包括間距）、以及頻率、大小、脈沖長(zhǎng)度、持續(xù)時(shí)間或與 在發(fā)射事件X中利用換能器陣元512發(fā)射超聲球形波關(guān)聯(lián)的其他信息。
[0075] 所接收的回波可以被波束形成以生成多個(gè)由Κ個(gè)波束組成的波束。接收波束數(shù)據(jù) 可以被記錄且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器205中作為RX數(shù)據(jù)的一部分。結(jié)合ΤΧ數(shù)據(jù)，波束數(shù)據(jù)Β可以 關(guān)聯(lián)于索引如n、k、和m，其中，η是發(fā)射事件索引，k是同時(shí)接收波束索引，以及m是重復(fù)索 弓丨。波束數(shù)據(jù)B(n，k，m)可指示，對(duì)于在感興趣的區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)，在第η個(gè)發(fā)射事件中利用點(diǎn) 源發(fā)射第m次來(lái)收集接收波束數(shù)據(jù)，以及該點(diǎn)被第k個(gè)接收波束覆蓋。
[0076] 如圖5中所示，在發(fā)射事件X中，換能器陣元512可以被用作點(diǎn)源以重復(fù)地發(fā)射球 形波Μ次到感興趣的區(qū)域。一旦對(duì)于發(fā)射事件X形成K個(gè)波束，則波束數(shù)據(jù)B (n，k，m) 550 可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器205中，其中，η = x, k = 1…K, m = 1…Μ。波束數(shù)據(jù)可包括振幅、頻 率、在發(fā)射和接收回波的時(shí)刻之間的經(jīng)過(guò)時(shí)間t以及基于其可以對(duì)速度估值的其他信號(hào)信 息。如圖5中進(jìn)一步示出，在不同的發(fā)射事件y中，波束數(shù)據(jù)B (n，k，m) 560可以生成且存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)器205中，其中，n = y，k= 1…K，以及m= 1…M。結(jié)合在一輪發(fā)射內(nèi)來(lái)自多個(gè)發(fā)射 事件的波束數(shù)據(jù)，可以計(jì)算在幀內(nèi)的2D血流速度。
[0077] 與常規(guī)的系統(tǒng)和方法不同，根據(jù)實(shí)施方式的本發(fā)明是簡(jiǎn)單的和快速的。在圖1A中 所示出的常規(guī)系統(tǒng)要求預(yù)繪制的窗口。僅預(yù)繪制的窗口內(nèi)的所選定的區(qū)域被發(fā)射多次。對(duì) 比而言，采用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的球形波的發(fā)射，整個(gè)感興趣的區(qū)域可以被照射且回 波可以從整個(gè)感興趣的區(qū)域接收。在一輪發(fā)射之后，在感興趣的區(qū)域內(nèi)的任一部分可以被 識(shí)別，對(duì)于在感興趣的區(qū)域內(nèi)的任何點(diǎn)，可以計(jì)算2D血流速度。因此，相對(duì)于圖1A中所示 的常規(guī)系統(tǒng)，沒(méi)有預(yù)繪制窗口的根據(jù)實(shí)施方式的本發(fā)明可以快速獲取圖像幀。
[0078] 此外，在圖1B至圖1D中所示出的常規(guī)系統(tǒng)在沒(méi)有方向轉(zhuǎn)向的情況下不能檢測(cè) 橫向血管內(nèi)部的流速。如圖1B至圖1D中所示，常規(guī)系統(tǒng)可要求方向轉(zhuǎn)向以形成角度，以 便計(jì)算在橫向血管120內(nèi)的速度。對(duì)比而言，如圖5中所示，對(duì)于在橫向血管520內(nèi)的點(diǎn) 530-540,可以在一輪發(fā)射之后計(jì)算2D血流速度而無(wú)需方向轉(zhuǎn)向。使用球形波，在一輪發(fā)射 內(nèi)的N個(gè)發(fā)射事件中，在感興趣的區(qū)域內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)可以得到N個(gè)視圖以有助于2D血流速度 的計(jì)算。即使由于在發(fā)射事件X中血管520內(nèi)的流動(dòng)方向垂直于波向而在發(fā)射事件X中諸 如533的點(diǎn)可以具有零速度，然而不同的發(fā)射事件 7中，可以檢測(cè)到非零的速度。結(jié)合來(lái)自 不同發(fā)射事件所記錄的數(shù)據(jù)，對(duì)于在橫向血管520內(nèi)的點(diǎn)530-540可以計(jì)算2D血流速度而 沒(méi)有方向轉(zhuǎn)向。在圖6A中進(jìn)一步示出用于2D血流速度計(jì)算的波束數(shù)據(jù)分組。
[0079] 圖6A示出根據(jù)實(shí)施方式的示例性快速2D血流速度系統(tǒng)600,其中，基于位置對(duì)接 收波束分組。為了形成一幀，可以執(zhí)行包括N個(gè)發(fā)射事件的一輪球形波發(fā)射。盡管圖6A中 示出將一個(gè)換能器陣元用作點(diǎn)源發(fā)射陣元，然而，少量的相鄰的換能器陣元可以被用作點(diǎn) 源以將球形波重復(fù)發(fā)射至感興趣的區(qū)域中。在另一點(diǎn)源用來(lái)發(fā)射球形波之前，在各個(gè)點(diǎn)源 處的球形波發(fā)射可以被重復(fù)Μ次。在球形波發(fā)射之后，在各個(gè)發(fā)射事件中可以接收回波，從 所接收的回波可以波束形成多個(gè)由Κ個(gè)波束組成的波束。
[0080] 例如，在一個(gè)發(fā)射事件X中，第i_2個(gè)換能器陣元可以用于球形波發(fā)射以及可以形 成K個(gè)波束。在波束中，利用圖4中所示出的上述方法，可以定位對(duì)應(yīng)于第k個(gè)波束的相對(duì) 位置，以及利用下文如圖7中所示的方法，從波束數(shù)據(jù)B (X，k，m)可以計(jì)算沿著第k個(gè)波束 而定位的點(diǎn)的速度。在將第i-Ι個(gè)換能器陣元用于球形波發(fā)射的下一個(gè)發(fā)射事件x+1中， 可以再一次形成K個(gè)波束。在這些波束中，對(duì)應(yīng)于第k-Ι個(gè)波束的相對(duì)位置可以被定位，從 波束數(shù)據(jù)B(x+1, k-1, m)，可以計(jì)算沿著第k-Ι個(gè)波束而定位的點(diǎn)的速度。
[0081] 在實(shí)施方式中，在確定發(fā)射事件X中第k個(gè)波束的相對(duì)位置和發(fā)射事件x+1中第 k-Ι個(gè)波束的相對(duì)位置相同時(shí)，在2D血流速度計(jì)算期間可以結(jié)合對(duì)應(yīng)于例如B(x，k，m)和 B(x+l，k-l，m)的波束數(shù)據(jù)的速度?；诰€(xiàn)密度和/或在聲頭內(nèi)的換能器陣元的屬性（包括 換能器陣元之間的空間）等，可以確定在各個(gè)發(fā)射事件期間波束的相對(duì)位置。對(duì)于2D血流 速度計(jì)算的分組可包括對(duì)應(yīng)于在一輪發(fā)射內(nèi)來(lái)自多個(gè)發(fā)射事件的同一位置的波束的波束 數(shù)據(jù)，例如，對(duì)應(yīng)于發(fā)射事件x+2中的第k-2個(gè)波束的波束數(shù)據(jù)、對(duì)應(yīng)于發(fā)射事件x+3中的 第k-3個(gè)波束的波束數(shù)據(jù)…對(duì)應(yīng)于發(fā)射事件N中的第k-N+x個(gè)波束的波束數(shù)據(jù)等。通過(guò)將 對(duì)應(yīng)于在多個(gè)發(fā)射事件中的相同位置的波束數(shù)據(jù)分組，利用下面的圖6B中所示的方法，可 以計(jì)算對(duì)于在感興趣的區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的2D血流速度。
[0082] 圖6B是示出根據(jù)實(shí)施方式的快速2D血流速度系統(tǒng)中的2D血流速度計(jì)算的示意 圖。在圖6B中，利用圖6A中所示出的分組的波束數(shù)據(jù)，可以計(jì)算在點(diǎn)A處的2D血流速度。 基于波束數(shù)據(jù)，利用圖4中所示的方法，可以計(jì)算位置信息。利用圖6A中所示的分組方法 和位置信息，可以識(shí)別在N個(gè)發(fā)射事件中的覆蓋點(diǎn)A的波束。在識(shí)別到波束時(shí)，例如，通過(guò) 從存儲(chǔ)器205檢索，可以獲得對(duì)應(yīng)于這樣的波束的波束數(shù)據(jù)?；诓ㄊ鴶?shù)據(jù)，利用下面的圖 7中進(jìn)一步示出的方法，可以計(jì)算速度。利用速度和位置信息，可以計(jì)算對(duì)于在感興趣的區(qū) 域內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)的2D血流速度。
[0083] 例如，在利用換能器陣元發(fā)射球形波的發(fā)射事件X 610中，可以接收回波且可以 生成波束數(shù)據(jù)。波束數(shù)據(jù)可以關(guān)聯(lián)于發(fā)射數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)兩者。在實(shí)施方式中，如下面的 圖7中進(jìn)一步示出，基于波束數(shù)據(jù)可以計(jì)算速度。所計(jì)算的速度可以關(guān)聯(lián)于發(fā)射事件索引 和接收波束索引，即，v (X，k)可指示，利用與在發(fā)射事件X中的第k個(gè)波束關(guān)聯(lián)的波束數(shù)據(jù) 來(lái)計(jì)算速度，以及v (y，k'）可指示，利用與在發(fā)射事件y 650中第k'個(gè)波束關(guān)聯(lián)的波束數(shù) 據(jù)來(lái)計(jì)算速度。
[0084] 除了速度之外，利用波束數(shù)據(jù)，還可以計(jì)算位置信息。利用在上文圖4中所示的 方法可以計(jì)算在各個(gè)發(fā)射事件中的例如多普勒角度的位置信息。在圖6B中，在發(fā)射事件 X 610中，利用以上的圖4中所示出的方法，可以計(jì)算對(duì)于位置A的多普勒角度Ang (X，k)。 類(lèi)似地，在發(fā)射事件y 650中，利用圖4中所示的方法，可以計(jì)算對(duì)于位置A的多普勒角度 Ang(y，k'）。
[0085] 計(jì)算速度和多普勒角度之后，基于幾何形狀可以計(jì)算2D血流速度。例如，令泛表 示在點(diǎn)A處的2D速度矢量。如本文所使用的，通過(guò)包括振幅分量和角度分量的2D速度矢 量，可以表示在感興趣的區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)處的2D血流速度。如本文進(jìn)一步所用的，2D速度矢量 的振幅分量或者對(duì)應(yīng)的2D血流速度的振幅也稱(chēng)為2D速度矢量的大小或絕對(duì)值。
[0086] 令v(x，k)表示點(diǎn)A的沿著多普勒方向的速度，以及Ang(x，k)表示利用對(duì)應(yīng)于在 發(fā)射事件X 610中的第k個(gè)接收波束的波束數(shù)據(jù)所計(jì)算的點(diǎn)A的多普勒角度。令v(y，k'） 表示點(diǎn)A的沿著多普勒方向的速度，以及Ang(y，k'）表示利用對(duì)應(yīng)于在發(fā)射事件y 650中 的第k'個(gè)波束的波束數(shù)據(jù)所計(jì)算的點(diǎn)A的多普勒角度?；趲缀涡螤?，利用下式[1]至
[3]，可以計(jì)算在圖6B中標(biāo)記為α的2D速度矢量的角度分量，且可以計(jì)算2D速度矢量的 絕對(duì)值。
[0090] 上式和圖6Β示出結(jié)合來(lái)自?xún)蓚€(gè)發(fā)射事件610、650的ΤΧ數(shù)據(jù)和RX數(shù)據(jù)用于2D速 度矢量計(jì)算。在實(shí)施方式中，在一輪發(fā)射中來(lái)自多個(gè)發(fā)射事件的波束數(shù)據(jù)可以被結(jié)合以計(jì) 算對(duì)于在感興趣的區(qū)域內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)的2D速度矢量。例如，在線(xiàn)密度被設(shè)置為1的示例性系 統(tǒng)中，使用下面的示例性公式[4]和[5]，可以計(jì)算2D速度矢量。在實(shí)施方式中，相同的公 式[4]和[5]可以適用于當(dāng)線(xiàn)密度被設(shè)置成多達(dá)4的值，即，2、3或4。2D血流速度的振幅 可表示在該點(diǎn)處的血流速度，下式中用S表示；2D血流速度的角度分量可表示血管角度，用 α表示。如本文所用的，2D速度的角度分量或者對(duì)應(yīng)的2D血流速度的角度分量也可稱(chēng)為 血管角度或者血流的方向。
[0093] 在上述公式中，對(duì)于不同的配置，求和與平均可以是不同的。在實(shí)施方式中，為了 改善2D血流速度估計(jì)的質(zhì)量，可以使用加權(quán)的平均值代替平均值，以給出在不同位置處波 束的不同權(quán)重。
[0094] 圖7是示出在根據(jù)實(shí)施方式的快速2D血流速度系統(tǒng)700中所使用的2D血流速 度檢測(cè)模塊的示意圖。2D速度矢量檢測(cè)模塊222可包括用于接收波束數(shù)據(jù)的IQ解調(diào)模塊 720、用于估計(jì)速度的操作地連接到IQ解調(diào)模塊720的相位估計(jì)器730、操作地連接到相位 估計(jì)器730的分組單元740、方向估計(jì)器750、和速度估計(jì)器760。在波束形成之后，波束數(shù) 據(jù)可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器205中。波束數(shù)據(jù)可以關(guān)聯(lián)于ΤΧ數(shù)據(jù)和RX數(shù)據(jù)。在實(shí)施方式中， 波束數(shù)據(jù)可以關(guān)聯(lián)于發(fā)射事件索引η、接收波束索引k和重復(fù)索引m，例如，B(n, k，m)。波束 數(shù)據(jù)然后可以通過(guò)IQ解調(diào)模塊720處理，以生成同相值（I)和正交值（Q)。在實(shí)施方式中， 同相值和正交值可以關(guān)聯(lián)于索引（n, k, m)且作為I (n, k, m)和Q (n, k, m)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器205 中。在各個(gè)實(shí)施方式中，如果處理硬件足以處理波束數(shù)據(jù)而沒(méi)有實(shí)質(zhì)延遲，則可以省略存儲(chǔ) I (n, k, m)和 Q (n, k, m)的步驟。
[0095] 基于IQ值，通過(guò)首先在相位計(jì)算器732中計(jì)算相移，相位估計(jì)器730可計(jì)算速度。 在實(shí)施方式中，在發(fā)射事件中的重復(fù)發(fā)射期間，利用IQ值，位于相位估計(jì)器730上的相位計(jì) 算器732可使用下式來(lái)估計(jì)相移。在替選實(shí)施方式中還可以使用計(jì)算相移的其他方法。
[0097] 其中，TPRF是超聲信號(hào)的周期，以及根據(jù)組織，Μ在4至16的范圍內(nèi)。
[0098] 基于該相移，通過(guò)位于相位估計(jì)器730上的相位計(jì)算器732可以估計(jì)速度。作為速 度計(jì)算器732的基礎(chǔ)的理論是來(lái)自運(yùn)動(dòng)聲散射體的連續(xù)回波顯著不同，而來(lái)自靜止聲散射 體的連續(xù)回波近似相同。在來(lái)自運(yùn)動(dòng)聲散射體的連續(xù)回波之間的差異在于，相對(duì)于它們的 源波束的生成，它們發(fā)生在不同時(shí)刻處。相對(duì)于它們的發(fā)射頻率，該時(shí)間差實(shí)現(xiàn)了在連續(xù)回 波之間的相移變化。相移變化的大小與聲散射體的速度成正比。因此，通過(guò)測(cè)量在連續(xù)回 波之間的相移變化，可以檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)聲散射體的存在，且可以估計(jì)其速度。在實(shí)施方式中， 基于相移，下式可以用來(lái)估計(jì)速度。
[0100] c是超聲波的行進(jìn)速度；
[0101] Τ是所發(fā)射的超聲頻率的周期；
[0102] PRF是脈沖重復(fù)頻率。
[0103] 然后，通過(guò)分組單元740,根據(jù)圖6Α中所示出的方法，可以將上文獲得的速度分 組。方向估計(jì)器750可以使用針對(duì)位置所分組的ν (n，k)，以如圖6Β所示的且利用例如上式
[4]至[5]計(jì)算血管角度α。速度估計(jì)器760可以使用血流角度α和針對(duì)位置所分組的 速度ν (n，k)，以計(jì)算2D速度矢量的振幅分量，表示為血流速度S。計(jì)算血流速度S和血管 角度α之后，可以確定2D速度矢量。
[0104] 圖8是示出根據(jù)實(shí)施方式的快速2D超聲成像系統(tǒng)800中生成超聲成像的方法流 程的示意圖。為了形成一幀，到感興趣的區(qū)域的一輪球形波發(fā)射可包括多個(gè)發(fā)射事件，例如 發(fā)射事件1810…發(fā)射事件Ν 820。在各個(gè)發(fā)射事件中，點(diǎn)源可以用來(lái)將球形波重復(fù)發(fā)射至 感興趣的區(qū)域中。重復(fù)發(fā)射可以關(guān)聯(lián)于重復(fù)發(fā)射索引m。各個(gè)發(fā)射事件可以關(guān)聯(lián)于發(fā)射事 件索引，在各個(gè)點(diǎn)源處來(lái)自Μ個(gè)重復(fù)發(fā)射的發(fā)射數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器205中作為T(mén)X數(shù) 據(jù)的一部分。從球形波的發(fā)射所接收的回波可以用來(lái)形成多個(gè)接收波束。各個(gè)接收波束可 以關(guān)聯(lián)于接收波束索引，例如，1，2, -·Κ。具有接收波束索引的接收波束數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在 存儲(chǔ)器205中作為RX數(shù)據(jù)的一部分。結(jié)合ΤΧ數(shù)據(jù)和RX數(shù)據(jù)，波束數(shù)據(jù)可以被生成且存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)器205中。如圖8中所示，波束數(shù)據(jù)可以用于Β型圖像和彩色多普勒?qǐng)D像兩者。
[0105] 在實(shí)施方式中，波束數(shù)據(jù)可以關(guān)聯(lián)于發(fā)射事件索引η、接收波束索引k和重復(fù)發(fā)射 索引m。用于2D速度矢量計(jì)算的2D速度矢量檢測(cè)模塊222、用于計(jì)算感興趣的區(qū)域內(nèi)的各 個(gè)點(diǎn)的位置信息的位置計(jì)算模塊226、和用于計(jì)算B型成像數(shù)據(jù)的合成模塊224,可以使用 波束數(shù)據(jù)B (n，k，m)。利用在圖4中所示出的方法可以計(jì)算位置信息，該位置信息包括感興 趣的區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)相對(duì)于發(fā)射點(diǎn)源的相對(duì)位置和該點(diǎn)相對(duì)于發(fā)射點(diǎn)源的多普勒角度。位置信 息可以關(guān)聯(lián)于發(fā)射事件索引和接收波束索引，例如，Ang (n，k)表示在發(fā)射事件η中沿著第 k個(gè)接收波束的點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)源的多普勒角度。2D速度矢量計(jì)算模塊222和合成模塊224兩 者可以使用位置信息。
[0106] 當(dāng)計(jì)算2D速度矢量時(shí)，波束數(shù)據(jù)可以用來(lái)首先在IQ解調(diào)模塊720中生成IQ數(shù) 據(jù)。IQ解調(diào)模塊720可以將同相值和正交值分開(kāi)且將IQ值