專利名稱：應(yīng)用編碼激勵(lì)增強(qiáng)組織產(chǎn)生的諧波成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲成像系統(tǒng)，更具體地說涉及提高在醫(yī)療超聲成像中組織產(chǎn)生的和對(duì)比試劑產(chǎn)生的諧波信號(hào)的諧波與基波之比和諧波與噪聲之比。
常規(guī)的超聲成像系統(tǒng)包括發(fā)射超聲束并從所研究的目標(biāo)接收反射束的超聲換能器元件陣列。這種掃描包括一系列的測(cè)量，在這些測(cè)量中發(fā)射聚焦的超聲波，在較短的時(shí)間間隔之后該系統(tǒng)切換到接收模式，接收反射的超聲波并形成聲束和處理以便進(jìn)行顯示。通常，在每次測(cè)量中發(fā)射和接收都聚焦在相同的方向上，以便從沿著聲束或掃描線的一系列的點(diǎn)上采集數(shù)據(jù)。當(dāng)接收反射的超聲波時(shí)接收器動(dòng)態(tài)地聚焦在沿著掃描線的連續(xù)的范圍上。
對(duì)于超聲成像，該陣列通常具有許多設(shè)置在一行或多行中并由不同的電壓驅(qū)動(dòng)的換能器元件。通過選擇所施加的電壓的幅值和時(shí)間延遲(或相位)，控制在給定的行中的每個(gè)換能器元件以便產(chǎn)生超聲波，綜合這些超聲波以形成沿著優(yōu)選的矢量方向行進(jìn)并聚焦在沿著聲束上所選擇的點(diǎn)上的凈超聲波。每次激發(fā)的聲束形成參數(shù)都可以改變以改變每次激發(fā)的焦點(diǎn)或方向，例如通過沿著相同的掃描線發(fā)射連續(xù)的聲束并且每個(gè)聲束的焦點(diǎn)相對(duì)于前面的聲束的焦點(diǎn)移動(dòng)了。對(duì)于所控制的陣列，通過改變所施加電壓的幅值和時(shí)間延遲，在平面中移動(dòng)具有焦點(diǎn)的聲束以掃描目標(biāo)。對(duì)于線性陣列，通過在每次激發(fā)中移動(dòng)遍布在陣列上的發(fā)射孔徑使垂直于陣列導(dǎo)向的聚焦聲束掃描整個(gè)目標(biāo)。
當(dāng)在接收模式中應(yīng)用換能器探頭來接收所反射的聲波時(shí)應(yīng)用相同的原理。對(duì)在接收換能器元件上所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行相加，所得的凈信號(hào)表示從在目標(biāo)上的單個(gè)焦點(diǎn)上反射的超聲能量。當(dāng)應(yīng)用這種發(fā)射模式時(shí)，通過對(duì)來自每個(gè)接收器元件的信號(hào)施加不同的時(shí)間延遲(和/或相移)和增益來實(shí)現(xiàn)超聲能量的這種聚焦接收。
超聲圖像由許多圖像掃描線構(gòu)成。通過將聚焦的超聲能量發(fā)射到在所研究的區(qū)域中一點(diǎn)上然后接收隨著時(shí)間的反射能量來采集單個(gè)掃描線(或較小的局部掃描線組)。聚焦的發(fā)射能量稱為發(fā)射束。在發(fā)射之后，一個(gè)或多個(gè)接收束形成器對(duì)每個(gè)通道所接收的能量相加，并動(dòng)態(tài)地改變相位旋轉(zhuǎn)或時(shí)間延遲，以便在與所經(jīng)過的時(shí)間成比例的范圍上沿著理想的掃描線產(chǎn)生峰值靈敏度。所得的聚焦靈敏度模式稱為接收束。掃描線的分辨率是相對(duì)應(yīng)的發(fā)射束和接收束對(duì)的方向性的結(jié)果。
檢測(cè)束形成器的輸出以在目標(biāo)區(qū)或研究區(qū)中形成每個(gè)采樣空間的相應(yīng)的像素強(qiáng)度值。對(duì)這些像素強(qiáng)度值進(jìn)行較大的壓縮、掃描轉(zhuǎn)換然后作為所掃描的組織圖像。
常規(guī)的超聲換能器發(fā)射中心在基頻f0的寬束信號(hào)，將這種基頻信號(hào)通過相應(yīng)的脈沖發(fā)生器分別施加到發(fā)射孔徑的每個(gè)換能器元件中。以能夠在特定的發(fā)射焦點(diǎn)位置上產(chǎn)生所需的發(fā)射束聚焦的時(shí)間延遲激勵(lì)該脈沖發(fā)生器。
由于發(fā)射束傳播通過組織，當(dāng)超聲波從在不同的密度的區(qū)域之間的邊界上反射或散射時(shí)產(chǎn)生回波。換能器陣列將這些超聲回波變換為電信號(hào)，處理該電信號(hào)以產(chǎn)生組織的圖象。這些超聲圖象是從基波(線性)和諧波(非線性)信號(hào)分量的結(jié)合中形成的，該非線性分量是在非線性介質(zhì)比如包含有對(duì)比試劑的組織或血液流中產(chǎn)生的。由于散射的線性信號(hào)，所接收的信號(hào)是所發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過時(shí)間移動(dòng)且與幅值成比例的信號(hào)。然而，這對(duì)于散射非線性的超聲波的聲介質(zhì)來說并不是這樣。
來自較大的幅值信號(hào)發(fā)射的回波包含有線性和非線性的信號(hào)分量。在某些實(shí)例中，可以通過抑制基波并增強(qiáng)諧波(非線性)信號(hào)分量來改善超聲圖象的質(zhì)量。如果所發(fā)射的中心頻率為f0，則組織/對(duì)比試劑非線性特性將產(chǎn)生Nf0的諧波和f0/N的分諧波，在此N為大于或等于2的整數(shù)。[術(shù)語“(分)諧波”是指諧波和/或分諧波信號(hào)分量。]通過發(fā)射頻率為f0的窄帶信號(hào)并接收中心頻率為2 f0(二次諧波)的頻帶并在其后進(jìn)行接收信號(hào)的處理來實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波信號(hào)進(jìn)行成像。
組織產(chǎn)生的諧波成像能夠極大地改善在難于成像的患者的B-模式的圖象質(zhì)量。由于諧波信號(hào)在幅值方面比基波信號(hào)至少低一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以組織產(chǎn)生諧波成像所面臨的一個(gè)問題是較低的諧波與噪聲之比(HNR)。第二個(gè)問題是當(dāng)以較低的諧波與基波之比(HFR)進(jìn)行測(cè)量時(shí)不能充分地將諧波信號(hào)從基波信號(hào)中分離出來。
編碼激勵(lì)是在醫(yī)療成像領(lǐng)域中一項(xiàng)十分普通的技術(shù)。例如，在8/17/99公布的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利US5,938,611公開了使用巴克碼(Barker code)和在11/16/99公布的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利US5,984,869公開了使用戈萊碼(Golay code)。
組織諧波成像技術(shù)和應(yīng)用對(duì)比試劑的諧波成像技術(shù)同樣地公知。在Averkiou等人的“一種基于組織的非線性特性的新穎的成像技術(shù)”(1997 IEEE Ultrasonics Symp.,pp.1561-1566)中提出了組織諧波成像的技術(shù)，而應(yīng)用對(duì)比試劑的諧波成像技術(shù)描述在deJong等人的“在超聲對(duì)比試劑中的原理新近發(fā)展”(Ultrasonics vol.29,1991,pp.324-330)和Uhlendorf的“超聲對(duì)比試劑成像的物理現(xiàn)象在線性范圍中的散射”(IEEE Trans.Ultrason.Ferroelec.& Freq.Cotrol,Vol.41,No.1,pp.70-90,January(1994))中。組織諧波能夠極大地改善在難于成像的患者的B-模式圖象質(zhì)量，而對(duì)比諧波能夠極大地促進(jìn)血管研究。
Krishnan等人在“對(duì)非線性對(duì)比試劑成像的發(fā)射孔徑的處理”(Ultrasonic vol.18,pp.77-105,1996)中描述了一種相移技術(shù)，其發(fā)射信號(hào)穿過發(fā)射孔徑以抵消所發(fā)射的二次諧波頻率的信號(hào)。
Takeuchi在“編碼激勵(lì)諧波成像”(1997 IEEE UltrasonicsSymp.,pp.1433-1436)中進(jìn)一步將相位移動(dòng)概念延伸到對(duì)比試劑產(chǎn)生的二次諧波信號(hào)的編碼激勵(lì)中。
在上文所述類型的醫(yī)療超聲成像系統(tǒng)中，理想的是使HFR和HNR最優(yōu)化。具體地說需要極大地提高在諧波成像中的HFR和HNR的系統(tǒng)和方法。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過發(fā)射較長(zhǎng)的經(jīng)編碼的脈沖序列并接對(duì)所接收的聲束相加的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼來執(zhí)行應(yīng)用編碼激勵(lì)的組織超聲諧波成像，從而改善組織產(chǎn)生諧波信號(hào)的HFR和HNR。
所發(fā)射的脈沖序列的幅值設(shè)定得足夠高以從組織的非線性特性中產(chǎn)生諧波信號(hào)。接收諧波信號(hào)(連同基波信號(hào))、聲束形成、分離和解碼以及應(yīng)用該信號(hào)形成圖象。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，用于采集第N次諧波信號(hào)的發(fā)射波形是應(yīng)用編碼序列的兩個(gè)編碼符號(hào)編碼的雙相波(1,-1)波，以第二編碼符號(hào)編碼的發(fā)射波形的每個(gè)編碼部分(即，片段(chip))相對(duì)于以第一編碼符號(hào)編碼的片段相位移動(dòng)了180°/N。這通過在中心頻率相對(duì)于以第一編碼符號(hào)編碼的片段時(shí)移了以第二編碼符號(hào)編碼的發(fā)射序列的片段周期的1/2N。對(duì)于第二諧波信號(hào)(N=2)，經(jīng)編碼的發(fā)射序列的兩片段的相位間隔為90°，這是通過在發(fā)射序列存儲(chǔ)器中循環(huán)地移動(dòng)第二片段四分之一周期來實(shí)現(xiàn)的。[在此所使用的術(shù)語“循環(huán)移動(dòng)”是指在移動(dòng)了的片段的前端的時(shí)間采樣被加到移動(dòng)的片段的后端。]在重復(fù)的過程中，通過中心頻率為兩倍基頻的帶通濾波器來分離出二次諧波信號(hào)并解碼增強(qiáng)。帶通濾波和解碼功能優(yōu)選結(jié)合在一個(gè)濾波器中。
由于只有二次諧波信號(hào)正確地與解碼濾波器相匹配才能實(shí)現(xiàn)增加HFR，但基波(以及其它的諧波)都不能正確地編碼，因而不能實(shí)現(xiàn)任何解碼增益。應(yīng)用這種技術(shù)，二次諧波信號(hào)的HFR和HNR都增加了10log(n)dB，這里n是在單發(fā)射(例如巴克碼)碼中的片段數(shù)量，或者對(duì)于雙發(fā)射(例如戈萊碼)碼增加了10log(2n)。附加的HFR增益使得可以應(yīng)用更寬的頻帶信號(hào)來改善分辨率。
附

圖1所示為常規(guī)的超聲成像系統(tǒng)的方塊圖。
附圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)的方塊圖。
附圖3-6所示分別為一個(gè)周期的波形基本序列(附圖3)、過采樣編碼序列(附圖4)、用于基波成像的編碼基本序列(附圖5)以及依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的諧波成像的編碼基本序列(附圖6)。
附圖7所示為依據(jù)本發(fā)明的一種變型的優(yōu)選實(shí)施例從5-位雙相編碼序列與相匹配的解碼濾波器的濾波器系數(shù)的卷積中得出的壓縮脈沖的示意圖。
附圖8所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)用雙發(fā)射碼(例如戈萊碼)的濾波器的方?jīng)Q圖。
在附圖1中描述了一種本發(fā)明可以應(yīng)用在其中的超聲成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有許多獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)的換能器元件12的換能器陣列10，當(dāng)通過發(fā)射器14產(chǎn)生的脈沖波形激勵(lì)該換能器元件12時(shí)，每個(gè)換能器元件12都產(chǎn)生超聲能量串。通過每個(gè)接收換能器元件12將從所研究的目標(biāo)反射回到換能器陣列10的超聲能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并通過一組發(fā)射/接收(T/R)轉(zhuǎn)換開關(guān)18分別施加到接收器16。T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)18通常為能夠保護(hù)接收電子設(shè)備不受由發(fā)射電子設(shè)備產(chǎn)生的高壓影響的二極管。發(fā)射信號(hào)使二極管關(guān)閉或限制到接收器的信號(hào)。發(fā)射器14和接收器16都在主控制器(或主計(jì)算機(jī))20根據(jù)來自操作員經(jīng)過操作接口(未示)輸送的指令的控制下運(yùn)行。發(fā)射器14瞬時(shí)接通以激發(fā)每個(gè)換能器元件12，隨后每個(gè)換能器元件12產(chǎn)生的回波信號(hào)施加到接收器16，通過采集一序列的回波來完成完整的掃描。也許一個(gè)通道開始接收的同時(shí)另一個(gè)通道仍然在發(fā)射。接收器16將來自每個(gè)換能器元件的分離的回波信號(hào)結(jié)合起來以產(chǎn)生單個(gè)的回波信號(hào)，應(yīng)用該單個(gè)的回波信號(hào)以在顯示子系統(tǒng)的視頻監(jiān)視器上產(chǎn)生圖像的掃描線。
在主控制器20的控制下，發(fā)射器驅(qū)動(dòng)換能器陣列10以將所發(fā)射的超聲能量控制為聚焦的聲束。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，通過發(fā)射束形成器26給許多脈沖發(fā)生器24都產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)間延遲。主控制器20確定發(fā)射聲脈沖的條件。應(yīng)用這些信息，發(fā)射束形成器26確定由脈沖發(fā)生器24所產(chǎn)生的每個(gè)發(fā)射脈沖的幅值和時(shí)序。每個(gè)脈沖的幅值由變跡法發(fā)生器(未示)產(chǎn)生。接著脈沖發(fā)生器24又通過T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)18給換能器陣列10的每個(gè)元件12發(fā)送發(fā)射脈沖，該轉(zhuǎn)換開關(guān)18保護(hù)時(shí)間增益控制(TGC)放大器28不受在換能器陣列中存在的高壓的影響。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整在常規(guī)方式中的發(fā)射焦點(diǎn)的時(shí)間延遲和變跡法權(quán)重，控制并聚焦超聲束以形成發(fā)射束。
每串超聲能量產(chǎn)生的回波信號(hào)沿著每個(gè)發(fā)射束從位于連續(xù)的范圍中的目標(biāo)中反射。通過每個(gè)換能器元件12分別感測(cè)回波信號(hào)，在特定點(diǎn)上的回波信號(hào)的幅值采樣在時(shí)間上地表示在特定的范圍中產(chǎn)生的反射量。由于在反射點(diǎn)和每個(gè)換能器元件12之間的傳播路徑不同，并不能同時(shí)檢測(cè)回波信號(hào)，而且它們的幅值也不相等。接收器16經(jīng)過在每個(gè)接收通道中的相應(yīng)的TGC放大器28放大相應(yīng)的回波信號(hào)。通過增加或降低作為深度函數(shù)的增益來實(shí)現(xiàn)時(shí)間增益控制。通過TGC驅(qū)動(dòng)器電路(未示)來控制TGC放大器所產(chǎn)生的放大量，該TGC驅(qū)動(dòng)器電路由主計(jì)算機(jī)和手動(dòng)操作的電位器(未示)設(shè)定。然后將模擬回波信號(hào)輸送到接收束形成器30。
在主控制器20的控制下，接收束形成器30跟蹤發(fā)射束的方向，沿著每聲束在連續(xù)的范圍上采樣回波信號(hào)。接收束形成器30使每個(gè)經(jīng)放大的回波信號(hào)具有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲和接收變跡法權(quán)重，并且將該信號(hào)相加以產(chǎn)生精確地表示從沿著某一超聲束的特定范圍上的點(diǎn)反射的總的超聲能量。應(yīng)用專用的軟件實(shí)時(shí)地計(jì)算或從查詢表中讀取接收焦點(diǎn)時(shí)間延遲。接收通道還具有對(duì)所接收的脈沖進(jìn)行濾波的電路。然后對(duì)經(jīng)濾波的時(shí)間延遲接收信號(hào)進(jìn)行相加。
在附圖1所示的系統(tǒng)中，通過解調(diào)器31將束形成器的輸出信號(hào)的頻率移動(dòng)到基帶。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一種方法是通過復(fù)數(shù)正弦e12πfddt乘以輸入信號(hào)，在此fd是將信號(hào)頻帶移到基帶所要求的頻移。解調(diào)的信號(hào)輸送給信號(hào)處理器32，信號(hào)處理器32將解調(diào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為顯示數(shù)據(jù)。在B-模式(灰度級(jí))中，顯示數(shù)據(jù)包括進(jìn)行某些附加處理比如邊沿增強(qiáng)和對(duì)數(shù)壓縮的信號(hào)包跡。
通常，通過掃描轉(zhuǎn)換器34將顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為X-Y格式的視頻顯示數(shù)據(jù)。經(jīng)掃描轉(zhuǎn)換的幀傳遞到并入在顯示子系統(tǒng)22中的視頻處理器(未示)。視頻處理器映射顯示的視頻數(shù)據(jù)并將經(jīng)映射的圖象幀輸送到顯示子系統(tǒng)中。
通過顯示子系統(tǒng)22的視頻監(jiān)視器(未示)顯示的圖象從數(shù)據(jù)的圖象幀中產(chǎn)生，該數(shù)據(jù)的每條數(shù)據(jù)都表示在顯示器中的相應(yīng)的像素的強(qiáng)度或亮度。圖象幀例如可以包括256×256個(gè)數(shù)據(jù)陣列，在這些數(shù)據(jù)陣列中每個(gè)強(qiáng)度數(shù)據(jù)都為表示像素強(qiáng)度的8位二進(jìn)制數(shù)。在視頻監(jiān)視器上的每個(gè)像素的亮度都通過公知的方式讀取在數(shù)據(jù)陣列中的它對(duì)應(yīng)的元件值來連續(xù)地刷新。每個(gè)像素所具有的強(qiáng)度值都是響應(yīng)超聲查詢脈沖在相應(yīng)的采樣體積的截面的散射體的函數(shù)。
附圖2所示為應(yīng)用單發(fā)射編碼激勵(lì)顯示諧波圖象的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例。在本系統(tǒng)中，在發(fā)射孔徑中的每個(gè)換能器元件都應(yīng)用編碼基本序列進(jìn)行脈沖加載，在該序列中的每個(gè)脈沖通常稱為一個(gè)片段(chip)。通過應(yīng)用基本序列(包括-1和+1碼元的序列)與過采樣編碼序列(包括n位數(shù)字編碼，每個(gè)數(shù)字都為兩個(gè)編碼符號(hào)+1和-1中的一個(gè))進(jìn)行卷積來形成編碼基本序列。具體地說，應(yīng)用n位數(shù)字編碼序列對(duì)基本序列進(jìn)行相位編碼以產(chǎn)生存儲(chǔ)在發(fā)射序列存儲(chǔ)器36中的n-片段編碼基本序列。當(dāng)應(yīng)用單發(fā)射碼(例如巴克碼)時(shí)，發(fā)射序列存儲(chǔ)器36存儲(chǔ)用于每個(gè)發(fā)射聚焦區(qū)的一個(gè)編碼基本序列。當(dāng)應(yīng)用雙發(fā)射碼(例如，格萊碼)時(shí)，發(fā)射序列存儲(chǔ)器36存儲(chǔ)用于每個(gè)發(fā)射聚焦區(qū)的兩個(gè)編碼基本序列。
在附圖3、4和6中示出了應(yīng)用在依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的諧波成像中使用的實(shí)例性的編碼基本序列。為進(jìn)行比較，附圖5所示為應(yīng)用在常規(guī)的成像系統(tǒng)中的基頻信號(hào)分量的相應(yīng)的編碼基本序列，其中不直接地發(fā)射編碼序列而是通過過采樣(一般在40MHz或dt=0.0025微秒的時(shí)間采樣)然后將該過采樣編碼序列(在附圖4中示出)與基本序列(在附圖3中所示)進(jìn)行卷積以形成編碼基本序列。在附圖5和6中的字母“A”表示以編碼序列的第二編碼符號(hào)編碼的基本序列的開始。由于編碼基本序列的頻譜能夠更好地與具有適當(dāng)選擇的基本序列的換能器的通頻帶相匹配，所以它能夠更高效地發(fā)射。
常規(guī)的雙相編碼比如巴克碼和格萊碼都具有兩個(gè)反相符號(hào)比如+1和-1。然而，為使用在附圖4中所示的編碼序列的編碼符號(hào)對(duì)發(fā)射波形進(jìn)行編碼以采集第N次諧波信號(hào)，以第二編碼符號(hào)(即，-1)編碼的發(fā)射波形的片段需要相對(duì)于以第一編碼符號(hào)(即，+1)編碼的片段相移180°/N。這是因?yàn)槿绻l(fā)射信號(hào)具有相位項(xiàng)exp[jθ]，則所接收的第N次諧波信號(hào)具有相位項(xiàng)exp[jNθ]。具體地說，為對(duì)采集第二次(N=2)諧波信號(hào)的發(fā)射波形進(jìn)行編碼，與兩個(gè)編碼符號(hào)+1和-1相對(duì)應(yīng)的片段必需間隔90°，以便使相應(yīng)的第二次諧波信號(hào)間隔180°。一旦接收，以兩倍于基本中心頻率的通帶濾波器分離出第二次諧波信號(hào)，隨后對(duì)該第二次諧波信號(hào)進(jìn)行解碼。
通過在時(shí)間上循環(huán)移動(dòng)相應(yīng)的片段T=1/(2Nf0)微秒來實(shí)現(xiàn)在與第二碼元相對(duì)應(yīng)的編碼基本序列中的相移，這里N是諧波階次，f0是以兆赫茲為單位的基頻信號(hào)(即，發(fā)射信號(hào))中心頻率。例如，對(duì)于N=2(二次諧波)和f0=3.33兆赫茲，時(shí)移為T=0.075微秒，其對(duì)應(yīng)于T/dt=3個(gè)時(shí)間采樣。然后在對(duì)應(yīng)于90°相移的編碼基本序列中的片段在時(shí)間上循環(huán)移動(dòng)3個(gè)時(shí)間采樣，第一個(gè)經(jīng)移動(dòng)了的3個(gè)時(shí)間采樣在附圖6中以陰影圖示。這是通過在發(fā)射序列存儲(chǔ)器中循環(huán)移動(dòng)第二編碼基本序列(即，片段)四分之一周期來實(shí)現(xiàn)的。
在附圖2的系統(tǒng)中，從發(fā)射序列的存儲(chǔ)器36中讀出的每個(gè)編碼基本序列在相應(yīng)的發(fā)射激發(fā)的過程中控制激勵(lì)許多脈沖發(fā)生器24。在給定焦點(diǎn)位置上的編碼基本序列以足夠的幅值發(fā)射，以便從在組織中的非線性傳播中產(chǎn)生諧波信號(hào)。脈沖發(fā)生器24驅(qū)動(dòng)換能器陣列10的元件12以使在每次發(fā)射激發(fā)中所產(chǎn)生的超聲能量聚焦成束。為實(shí)現(xiàn)這些，使由脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的相應(yīng)的脈沖波形具有來自查詢表38的發(fā)射焦點(diǎn)時(shí)間延遲。通過以常規(guī)的方式適當(dāng)?shù)卣{(diào)整發(fā)射焦點(diǎn)時(shí)間延遲，超聲束聚焦在許多發(fā)射焦點(diǎn)位置以實(shí)現(xiàn)在圖象平面中的掃描。
對(duì)于每次發(fā)射，將來自換能器元件12的回波信號(hào)輸送到接收束形成器的相應(yīng)的接收通道40。每個(gè)接收通道具有TGC放大器和模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(在附圖2中沒有示出)，接收束形成器跟蹤所發(fā)射的聲束的方向。接收束形成器的存儲(chǔ)器42使所接收的回波信號(hào)具有適當(dāng)?shù)慕邮战裹c(diǎn)時(shí)間延遲，此后將所接收的回波信號(hào)相加以產(chǎn)生精確地表示從特定的發(fā)射焦點(diǎn)位置所反射的總的超聲能量的回波信號(hào)。在接收束加法器44中將每次發(fā)射激發(fā)的時(shí)間延遲接收信號(hào)相加。
對(duì)于單發(fā)射編碼激勵(lì)，將在發(fā)射激發(fā)之后所采集的束總計(jì)接收信號(hào)輸送到復(fù)合濾波器46中。該復(fù)合濾波器46對(duì)束總計(jì)接收信號(hào)和接收編碼進(jìn)行相關(guān)。復(fù)合濾波器46內(nèi)含中心頻率為Nf0的帶通濾波器以分離出第N次諧波信號(hào)?？扇〉氖牵瑥?fù)合濾波器46包括執(zhí)行帶通濾波和解碼濾波的有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器。合適的濾波器系數(shù)存儲(chǔ)在濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器48中，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候輸送到復(fù)合濾波器46。可以理解的是分開的濾波器即帶通FIR濾波器和解碼FIR濾波器可以替換復(fù)合FIR濾波器。將帶通FIR濾波器的濾波器系數(shù)b(m)設(shè)計(jì)成通過諧波信號(hào)分量，這里m=0,1,2,…,(M-1)，而解碼FIR濾波器的濾波器系數(shù)a(k)為發(fā)射編碼的函數(shù)，這里k=0,1,2,…,(K-1)。依據(jù)下式對(duì)濾波器系數(shù)a(k)與濾波器系數(shù)b(m)進(jìn)行卷積來計(jì)算具有濾波器系數(shù)c(i)的在功能上等效的復(fù)合濾波器，這里i=0,1,2,…,(MK-1)c(i)=Σk=0K-1a(k)b(i-k)---(1)]]>
通過解調(diào)器對(duì)經(jīng)帶通濾波和解碼的接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并輸送給信號(hào)處理器32(參見附圖1)。在B模式中，信號(hào)處理包括包絡(luò)線檢測(cè)、邊沿增強(qiáng)和對(duì)數(shù)壓縮。在信號(hào)處理和掃描轉(zhuǎn)換之后，在顯示子系統(tǒng)的視頻監(jiān)測(cè)器上顯示掃描線。重復(fù)這個(gè)程序以顯示每次發(fā)射焦點(diǎn)位置(對(duì)于每個(gè)聲束角度在一個(gè)發(fā)射焦點(diǎn)位置情況下)或每個(gè)矢量(對(duì)于每個(gè)聲束角度在多個(gè)發(fā)射焦點(diǎn)位置情況下)的相應(yīng)的掃描線，由此形成所需的階次的諧波圖象。
對(duì)于雙相的單發(fā)射編碼(例如，巴克碼)，特殊設(shè)計(jì)的編碼序列對(duì)長(zhǎng)度為p的發(fā)射串(基本序列)進(jìn)行調(diào)制。n個(gè)片段的編碼的基本序列具有的總長(zhǎng)度為n×p。通過穿過復(fù)合的帶通/解碼濾波器46(參見附圖2)對(duì)束形成器輸出信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮。某些編碼波形最好通過匹配的濾波進(jìn)行壓縮，即應(yīng)用一族解碼FIR濾波器系數(shù)a(k)，它與n-片段發(fā)射編碼相同。然而，有時(shí)通過應(yīng)用具有比n濾波器系數(shù)更大或具有與原始的n-片段發(fā)射編碼不同的系數(shù)的FIR濾波器進(jìn)行不匹配的濾波來實(shí)現(xiàn)更為理想的壓縮效果。復(fù)合濾波器46的輸出信號(hào)是一種壓縮脈沖的諧波信號(hào)，其長(zhǎng)度等于或接近于原始發(fā)射串長(zhǎng)度p，但它的幅值為其n倍或更大。
例如，附圖7所示為巴克碼系列的5個(gè)片段編碼序列。巴克碼為各種長(zhǎng)度的雙相(或二進(jìn)制)編碼序列，其長(zhǎng)度可達(dá)n=13。如附圖7所示，如果通過匹配的FIR濾波器(即，具有和發(fā)射碼的數(shù)字相一致的濾波器系數(shù))對(duì)5位的巴克碼[1,1,1,-1,1]進(jìn)行解碼，則所實(shí)現(xiàn)壓縮率為n=5，它對(duì)應(yīng)于SNR放大7分貝。然而，如在附圖7中所示，在解碼器濾波器輸出信號(hào)中的主脈沖被更小的幅值的脈沖所包圍，這些更小的幅值脈沖對(duì)應(yīng)于在幅值上低于主波瓣1/n的軸向或平行的旁波瓣。
當(dāng)應(yīng)用分開的帶通濾波器和解碼濾波器時(shí)，通過解碼濾波器對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼或自相關(guān)。基于發(fā)射編碼、解調(diào)頻率(如果解碼在解調(diào)之后)以及對(duì)所接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行的向下采樣量設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕獯a濾波器。
在所有的雙相編碼中，大家都知道當(dāng)應(yīng)用匹配的濾波器進(jìn)行解碼時(shí)巴克碼可能具有最小的旁波瓣的特性。然而，對(duì)于任何單發(fā)射編碼，通常在降低信號(hào)增益和/或主波瓣的寬度(降低距離分辨率)的情況下通過失配濾波來抑制旁波瓣。通常應(yīng)用更長(zhǎng)的失配FIR濾波器來實(shí)現(xiàn)更大的旁波瓣抑制。
對(duì)于雙發(fā)射編碼(例如，格萊碼)，每個(gè)發(fā)射的焦點(diǎn)區(qū)存在兩個(gè)編碼基本序列。對(duì)于給定焦點(diǎn)位置上的編碼基本序列以足夠的幅值發(fā)射以便從在組織中的非線性傳播中產(chǎn)生諧波信號(hào)，并對(duì)所接收的波形進(jìn)行束形成、解碼以及用其形成諧波圖像。對(duì)于雙發(fā)射編碼，解碼濾波器包括FIR濾波器和矢量加法器。對(duì)在給定的焦點(diǎn)位置上的兩次發(fā)射的FIR濾波器的輸出信號(hào)進(jìn)行累加以完成解碼步驟。附圖8所示為對(duì)所需的諧波信號(hào)分量進(jìn)行帶通濾波然后將每個(gè)接收的編碼與相應(yīng)的發(fā)射編碼進(jìn)行相關(guān)的FIR濾波器50。為實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用，術(shù)語“解碼器”是指對(duì)接收矢量進(jìn)行濾波以通過諧波信號(hào)分量并對(duì)接收矢量進(jìn)行解碼的硬件和/或軟件。在附圖8所部分地描述的實(shí)施例中，F(xiàn)IR濾波器50和矢量加法器52形成了解碼器。(與其相反，在附圖2所示的實(shí)施例中，復(fù)合濾波器46形成了解碼器。)在第一編碼發(fā)射后的接收的過程中，復(fù)合FIR濾波器50依據(jù)第一組濾波器系數(shù)對(duì)第一束總計(jì)接收矢量進(jìn)行濾波，通過將諧波帶通濾波器的濾波器系數(shù)同與第一發(fā)射編碼相匹配的解碼濾波器的濾波器系數(shù)相卷積來確定該第一組濾波器系數(shù)。將復(fù)合濾波器50所輸送的第一濾波的接收矢量存儲(chǔ)在矢量加法器52中的緩沖器中。在第二編碼發(fā)射后的接收的過程中，復(fù)合FIR濾波器50依據(jù)第二組濾波器系數(shù)對(duì)第二束總計(jì)接收矢量進(jìn)行濾波，通過將諧波帶通濾波器的濾波器系數(shù)同與第二發(fā)射編碼相匹配的解碼濾波器的濾波器系數(shù)相卷積來確定該第二組濾波器系數(shù)。將第二濾波的接收矢量輸送到矢量加法器52中，在這里與存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器中的第一濾波的接收矢量相加。然后對(duì)相加的經(jīng)濾波的(例如，經(jīng)帶通濾波和解碼)接收矢量進(jìn)行進(jìn)一步處理以進(jìn)行圖像顯示。
對(duì)于雙發(fā)射編碼激勵(lì)，在聚焦在所需的發(fā)射焦點(diǎn)位置的第一發(fā)射激發(fā)的過程中依據(jù)第一編碼序列對(duì)換能器元件發(fā)射脈沖，而在聚焦在相同的發(fā)射焦點(diǎn)位置的第二發(fā)射激發(fā)的過程中依據(jù)第二編碼序列對(duì)換能器元件發(fā)射脈沖。通過將第一和第二編碼序列(例如格萊碼對(duì))與基本序列分別進(jìn)行卷積即通過應(yīng)用編碼序列對(duì)基本序列進(jìn)行相位編碼來產(chǎn)生第一和第二編碼序列。依據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，第一和第二發(fā)射編碼為互補(bǔ)的格萊碼，例如格萊碼對(duì)[1,1]和[1,-1]，而脈沖發(fā)生器24(參見附圖2)為雙極性的。依據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，以編碼符號(hào)-1編碼的格萊編碼的基本序列的每個(gè)片段為相對(duì)于以編碼符號(hào)+1編碼的片段循環(huán)地在時(shí)間上移動(dòng)了周期的1/2N。
在每次激發(fā)的過程中，通過從來自發(fā)射序列存儲(chǔ)器36或來自專用的硬件的格萊編碼基本序列激勵(lì)脈沖發(fā)生器24。響應(yīng)來自發(fā)射序列存儲(chǔ)器36的格萊編碼基本序列和查詢表38所提供的發(fā)射焦點(diǎn)延遲，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生輸送到組成發(fā)射孔徑的相應(yīng)的換能器元件12的格萊編碼脈沖序列。通過脈沖發(fā)生器24將每個(gè)格萊編碼基本序列的+1和-1符號(hào)都轉(zhuǎn)換為0度和90度相位的脈沖。
對(duì)于每次激發(fā)，以二次諧波頻率執(zhí)行帶通濾波并應(yīng)用與在發(fā)射過程中所應(yīng)用的格萊編碼的基本序列相對(duì)應(yīng)的過采樣格萊碼序列執(zhí)行解碼濾波。時(shí)間反向的過采樣格萊碼序列y(-k)存儲(chǔ)在濾波器系數(shù)存儲(chǔ)器48中并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間輸送到FIR濾波器(參見附圖8)。濾波器50對(duì)所接收的信號(hào)x(k)與過采樣格萊序列y(k)進(jìn)行相關(guān)x(k)*y(-k)-=Σmx(m+k)y(m)----(2)]]>這里*表示卷積，上劃線表示共扼(如果X和Y為復(fù)數(shù))。在矢量加法器中將相關(guān)的結(jié)果相加(參見附圖8)以形成解碼信號(hào)，然后將該解碼信號(hào)輸送到解調(diào)器31。
并入了在附圖8中所示的結(jié)構(gòu)的成像系統(tǒng)還在束相加之前或之后還可以將RF回波信號(hào)解調(diào)到基帶并向下采樣。在本實(shí)例中，還將用于相關(guān)處理而存儲(chǔ)的過采樣的格萊碼序列解調(diào)到基頻帶并進(jìn)行向下采樣。
復(fù)合FIR濾波器可以在束形成器輸出中以軟件方式或硬件方式實(shí)現(xiàn)(如附圖2所示)或在解調(diào)器輸出中實(shí)現(xiàn)。在后一種情況下，復(fù)合FIR濾波器的濾波器系數(shù)必需與解調(diào)信號(hào)相匹配或失配。對(duì)于解調(diào)器移動(dòng)離散的頻率fd=k/2tb的情況，這里k是任何正整數(shù)，tb是編碼的基本序列的持續(xù)時(shí)間，由于正弦為實(shí)數(shù)，所以將相同組的濾波器系數(shù)都應(yīng)用到用于I和Q分量的復(fù)合濾波器中，由此形成了實(shí)數(shù)濾波器。在fd≠k/2tb的情況下，由于I和Q復(fù)合濾波器接收不同組的濾波器系數(shù)，所以形成了復(fù)數(shù)濾波器。在后一種情況中，濾波器系數(shù)與相應(yīng)的解調(diào)信號(hào)分量匹配或失配。
雖然已經(jīng)說明并描述了本發(fā)明的某些優(yōu)選的特征，對(duì)于在本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說可以作出許多變型和改變。因此，可以理解的是希望所附加的權(quán)利要求覆蓋落在本發(fā)明的真實(shí)的精神范圍之內(nèi)的所有的這些變型和改變。
權(quán)利要求
1．一種發(fā)射一束波能的系統(tǒng)，包括包括許多換能器元件(12)的換能器陣列(10)；耦合到所說的換能器陣列的相應(yīng)的換能器元件中的許多脈沖發(fā)生器(24)；以及發(fā)射束形成器(26)，對(duì)該發(fā)射束形成器(26)進(jìn)行編程使其在發(fā)射激發(fā)的過程中以編碼基本序列和相應(yīng)的發(fā)射焦點(diǎn)延遲激勵(lì)每個(gè)所說的脈沖發(fā)生器，所說的編碼基本序列包括由具有周期的基本序列與編碼序列的第一和第二編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，所說的第二片段相對(duì)于所說的第一片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)。
2．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所說的第一和第二換能器元件包括壓電換能器元件。
3．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所說的編碼序列包括巴克碼。
4．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所說的發(fā)射束形成器包括以所說的編碼基本序列編程的發(fā)射序列存儲(chǔ)器(36)，所說的第二片段包括時(shí)間采樣，該時(shí)間采樣被循環(huán)地移動(dòng)所說的周期的1/2N。
5．一種運(yùn)行換能器陣列以發(fā)射一束波能的方法，其中所說的陣列的換能器元件形成了發(fā)射孔徑，該方法包括如下步驟在發(fā)射激發(fā)脈沖的過程中以編碼激勵(lì)波形驅(qū)動(dòng)所說的換能器元件中的每個(gè)換能器元件，依據(jù)編碼基本序列對(duì)所說的編碼激勵(lì)波形進(jìn)行編碼，該編碼基本序列包括由具有周期的基本序列與編碼序列的第一和第二編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，所說的第二片段相對(duì)于所說的第一片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其中所說的編碼序列包括巴克碼。
7．一種成像系統(tǒng)，包括換能器陣列(10)，其包括許多換能器元件以響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射波能并將所返回的波能感測(cè)成電信號(hào)的換能器元件(12)；發(fā)射器(14)，將其耦合到所說的換能器陣列中，并對(duì)其編程以激勵(lì)所選擇的換能器元件以形成發(fā)射聚焦的波能的發(fā)射孔徑，該波能具有基本頻率f0并在發(fā)射激發(fā)的過程中以編碼基本序列進(jìn)行編碼，所說的編碼基本序列包括由具有周期的基本序列與編碼序列的第一和第二編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，所說的第二片段相對(duì)于所說的第一片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)；接收器(16)，對(duì)該接收器(16)進(jìn)行編程以從所選擇的在所說的發(fā)射激發(fā)之后形成接收孔徑的換能器元件所產(chǎn)生的電信號(hào)中形成接收矢量；復(fù)合濾波器(46)，對(duì)該復(fù)合濾波器進(jìn)行編程以對(duì)作為所說的編碼基本序列的函數(shù)的所說的接收矢量進(jìn)行濾波并具有中心在諧波頻率Nf0的通帶；以及顯示圖象的子系統(tǒng)(22,32,34)，該子系統(tǒng)具有為所說的經(jīng)濾波的接收矢量的函數(shù)的圖象部分。
8．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所說的編碼序列包括巴克碼。
9．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所說的復(fù)合濾波器包括FIR濾波器。
10．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所說的子系統(tǒng)包括處理子系統(tǒng)(32)，對(duì)該處理子系統(tǒng)進(jìn)行編程以從所說的經(jīng)濾波的接收矢量中形成圖象信號(hào)；以及顯示子系統(tǒng)(22,34)，對(duì)該顯示子系統(tǒng)進(jìn)行編程以顯示所說的圖象，并具有所說的圖象信號(hào)的函數(shù)的圖象部分。
11．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所說的換能器元件包括響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射超聲波并將所返回的超聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的壓電元件。
12．一種成像系統(tǒng)，包括換能器陣列(10)，其包括許多換能器元件以響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射波能并將所返回的波能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的換能器元件(12)。發(fā)射器(14)，將其耦合到所說的換能器陣列中并對(duì)其編程以激勵(lì)所選擇的換能器元件以形成發(fā)射聚焦的波能的發(fā)射孔徑，該波能具有基本頻率f0并在發(fā)射激發(fā)的過程中以編碼基本序列進(jìn)行編碼，所說的編碼基本序列包括由具有周期的基本序列與編碼序列的第一和第二編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，所說的第二片段相對(duì)于所說的第一片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)；接收器(16)，對(duì)該接收器(16)進(jìn)行編程以從所選擇的在所說的發(fā)射激發(fā)之后形成接收孔徑的換能器元件所產(chǎn)生的電信號(hào)中形成接收矢量；對(duì)所說的接收矢量的諧波信號(hào)分量進(jìn)行解碼的裝置(46,48)，所說的諧波信號(hào)分量的中心頻率基本等于Nf0；以及顯示圖象的子系統(tǒng)(22,32,34)，該子系統(tǒng)具有為所說的接收矢量的所說的經(jīng)解碼的諧波信號(hào)的函數(shù)部分。
13．一種成像系統(tǒng)，包括換能器陣列(10)，其包括許多換能器元件以響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射波能并將所返回的波能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的換能器元件(12)；顯示圖象的子系統(tǒng)(22)，該圖象具有為圖象信號(hào)的函數(shù)的圖象部分；計(jì)算機(jī)(14,16,20,32,34)，對(duì)該計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程以執(zhí)行如下步驟(a)激勵(lì)許多所說的換能器元件以發(fā)射聚焦的波能，該波能具有基本頻率f0并以編碼基本序列進(jìn)行編碼，所說的編碼基本序列包括由具有周期的基本序列與編碼序列的第一和第二編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，所說的第二片段相對(duì)于所說的第一片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)；(b)從所選擇的在所說的發(fā)射激發(fā)之后形成接收孔徑的換能器元件所產(chǎn)生的電信號(hào)中形成接收矢量；(c)對(duì)所說的接收矢量的諧波信號(hào)分量進(jìn)行解碼，所說的諧波信號(hào)分量的中心頻率基本等于Nf0；(d)從所說的接收矢量的所說的諧波信號(hào)分量中形成圖象信號(hào)；以及(e)給所說的顯示子系統(tǒng)發(fā)送所說的圖象信號(hào)。
14．如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所說的編碼序列包括巴克碼。
15．如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所說的計(jì)算機(jī)包括執(zhí)行解碼步驟的FIR濾波器(46)和存儲(chǔ)用于對(duì)所說的FIR濾波器進(jìn)行編程的一組濾波器系數(shù)的存儲(chǔ)器(48)，所說的一組濾波器系數(shù)是所說的接收矢量的所說的諧波信號(hào)分量的所說的中心頻率和所說的編碼基本序列的函數(shù)。
16．如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所說的換能器元件包括響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射超聲波并將所返回的超聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的壓電元件。
17．一種運(yùn)行成像系統(tǒng)的方法，該成像系統(tǒng)包括響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射波能并將所返回的波能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的許多換能器元件和顯示子系統(tǒng)，該顯示子系統(tǒng)顯示具有為圖象信號(hào)的函數(shù)的部分的圖象，所說的方法包括如下步驟(a)激勵(lì)許多所說的換能器元件以發(fā)射聚焦的波能，該波能具有基本頻率f0并在發(fā)射激發(fā)的過程中以編碼基本序列進(jìn)行編碼，所說的編碼基本序列包括由具有周期的基本序列與編碼序列的第一和第二編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，所說的第二片段相對(duì)于所說的第一片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)；(b)從所選擇的在所說的發(fā)射激發(fā)之后形成接收孔徑的換能器元件所產(chǎn)生的電信號(hào)中形成接收矢量；(c)對(duì)所說的接收矢量的諧波信號(hào)分量進(jìn)行解碼，所說的諧波信號(hào)分量的中心頻率基本等于Nf0；(d)從所說的接收矢量的所說的諧波信號(hào)分量中形成圖象信號(hào)；以及(e)給所說的顯示子系統(tǒng)發(fā)送所說的圖象信號(hào)。
18．如權(quán)利要求17所述的方法，其中所說的編碼序列包括巴克碼。
19．一種成像系統(tǒng)，包括換能器陣列(10)，其包括許多換能器元件以響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射波能并將所返回的波能感測(cè)成電信號(hào)的換能器元件(12)。發(fā)射器(14)，將其耦合到所說的換能器陣列中并對(duì)其編程以激勵(lì)所選擇的換能器元件以形成發(fā)射聚焦的波能的發(fā)射孔徑，該波能具有基本頻率f0并在第一和第二發(fā)射激發(fā)的過程中分別以第一和第二編碼基本序列進(jìn)行編碼，所說的第一和第二編碼基本序列每個(gè)都包括由具有周期的基本序列與第一和第二編碼序列的相應(yīng)的編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，從包括第一和第二編碼符號(hào)的一組中采集所說的編碼符號(hào)，通過所說的第二編碼符號(hào)編碼的每個(gè)所說的片段相對(duì)于由所說的第一編碼符號(hào)編碼的片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)；接收器(16)，對(duì)該接收器(16)進(jìn)行編程以從所選擇的在所說的第一和第二發(fā)射激發(fā)之后形成接收孔徑的換能器元件所產(chǎn)生的電信號(hào)中分別形成第一和第二接收矢量；復(fù)合濾波器(50)，對(duì)該復(fù)合濾波器進(jìn)行編程以對(duì)作為所說的第一和第二編碼基本序列的函數(shù)的所說的第一和第二接收矢量分別進(jìn)行濾波并具有中心在諧波頻率Nf0的通帶；加法器(52)，將所說的第一和第二經(jīng)濾波的接收矢量相加以形成解碼接收矢量，以及顯示圖象的子系統(tǒng)(22,32,34)，該圖象具有為所說的解碼接收矢量的函數(shù)的圖象部分。
20．如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所說的第一和第二編碼序列形成格萊碼對(duì)。
21．一種成像系統(tǒng)，包括換能器陣列(10)，其包括許多換能器元件以響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射波能并將所返回的波能感測(cè)成電信號(hào)的換能器元件(12)；發(fā)射器(14)，將其耦合到所說的換能器陣列中并對(duì)其編程以激勵(lì)所選擇的換能器元件以形成發(fā)射聚焦的波能的發(fā)射孔徑，該波能具有基本頻率f0并在第一和第二發(fā)射激發(fā)的過程中分別以第一和第二編碼基本序列進(jìn)行編碼，所說的第一和第二編碼基本序列每個(gè)都包括由具有周期的基本序列與第一和第二編碼序列的相應(yīng)的編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，從包括第一和第二編碼符號(hào)的一組中采集所說的編碼符號(hào)，通過所說的第二編碼符號(hào)編碼的每個(gè)所說的片段相對(duì)于由所說的第一編碼符號(hào)編碼的片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)；接收器(16)，對(duì)該接收器(16)進(jìn)行編程以從所選擇的在所說的第一和第二發(fā)射激發(fā)之后形成接收孔徑的換能器元件所產(chǎn)生的電信號(hào)中分別形成第一和第二接收矢量；對(duì)所說的第一和第二接收矢量進(jìn)行解碼以形成諧波信號(hào)分量的裝置(48,50,52)，所說的諧波信號(hào)分量的中心頻率基本等于Nf0；以及顯示圖象的子系統(tǒng)(22,32,34)，所顯示圖象具有為所說的諧波信號(hào)分量的函數(shù)部分。
22．如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所說的第一和第二編碼序列形成格萊碼對(duì)。
23．一種成像系統(tǒng)，包括換能器陣列(10)，其包括許多換能器元件以響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射波能并將所返回的波能感測(cè)成電信號(hào)的換能器元件(12)。顯示圖象的子系統(tǒng)(22)，所顯示圖象具有為圖象信號(hào)的函數(shù)的圖象部分。計(jì)算機(jī)(14,16,20,32,34)，對(duì)該計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程以執(zhí)行如下步驟(a)激勵(lì)所選擇的形成發(fā)射孔徑的換能器元件以發(fā)射聚焦的波能，該波能具有基本頻率f0并在第一和第二發(fā)射激發(fā)的過程中分別以第一和第二編碼基本序列進(jìn)行編碼，所說的第一和第二編碼基本序列每個(gè)都包括由具有周期的基本序列與第一和第二編碼序列的相應(yīng)的編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，從包括第一和第二編碼符號(hào)的一組中采集所說的編碼符號(hào)，通過所說的第二編碼符號(hào)編碼的每個(gè)所說的片段相對(duì)于由所說的第一編碼符號(hào)編碼的片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)；(b)從所選擇的并在所說的第一和第二發(fā)射激發(fā)之后形成接收孔徑的換能器元件所產(chǎn)生的電信號(hào)中分別形成第一和第二接收矢量；(c)對(duì)所說的第一和第二接收矢量進(jìn)行解碼以形成諧波信號(hào)分量，所說的諧波信號(hào)分量的中心頻率基本等于Nf0；(d)從所說的諧波信號(hào)分量中形成圖象信號(hào)；以及(e)將所說的圖象信號(hào)發(fā)送給所說的顯示子系統(tǒng)。
24．如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所說的第一和第二編碼序列形成格萊碼對(duì)。
25．一種運(yùn)行成像系統(tǒng)的方法，所述成像系統(tǒng)包括響應(yīng)電激勵(lì)發(fā)射波能并將所返回的波能感測(cè)成電信號(hào)的許多換能器元件和顯示子系統(tǒng)，該顯示子系統(tǒng)顯示具有為圖象信號(hào)的函數(shù)的部分的圖象，所說的方法包括如下步驟(a)激勵(lì)所選擇的形成發(fā)射孔徑的換能器元件以發(fā)射聚焦的波能，該波能具有基本頻率f0并在第一和第二發(fā)射激發(fā)的過程中分別以第一和第二編碼基本序列進(jìn)行編碼，所說的第一和第二編碼基本序列每個(gè)都包括由具有周期的基本序列與第一和第二編碼序列的相應(yīng)的編碼符號(hào)分別進(jìn)行卷積而形成的第一和第二片段，從包括第一和第二編碼符號(hào)的一組中采集所說的編碼符號(hào)，通過所說的第二編碼符號(hào)編碼的每個(gè)所說的片段相對(duì)于由所說的第一編碼符號(hào)編碼的片段移動(dòng)了周期的1/2N，在此N為大于1的正整數(shù)；(b)從所選擇的在所說的第一和第二發(fā)射激發(fā)之后形成接收孔徑的換能器元件所產(chǎn)生的電信號(hào)中分別形成第一和第二接收矢量；(c)對(duì)所說的第一和第二接收矢量進(jìn)行解碼以形成諧波信號(hào)分量，所說的諧波信號(hào)分量的中心頻率基本等于Nf0；(d)從所說的諧波信號(hào)分量中形成圖象信號(hào)；以及(e)將所說的圖象信號(hào)發(fā)送給所說的顯示子系統(tǒng)。
26．如權(quán)利要求25所述的方法，其中所說的第一和第二編碼序列形成格萊碼對(duì)。
全文摘要
在應(yīng)用編碼激勵(lì)進(jìn)行組織產(chǎn)生的諧波信號(hào)成像中，采集第N次諧波信號(hào)的發(fā)射波形是應(yīng)用編碼序列的兩個(gè)編碼符號(hào)編碼的雙相(1，－1)波形，以第二編碼符號(hào)編碼的發(fā)射波形的部分(即，片段)每個(gè)相對(duì)于以第一編碼符號(hào)編碼的片段都相移了180°/N。這通過對(duì)以第二編碼符號(hào)編碼的發(fā)射序列的部分(即，片段)在中心頻率相對(duì)于以第一編碼符號(hào)編碼的發(fā)射序列的片段時(shí)移了周期的1/2N。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1316227SQ0110333
公開日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2001年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月31日
發(fā)明者R·Y·赤奧, Y·塔克烏赤, A·L·哈爾, K·E·托梅尼烏斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司