超聲成像的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超聲成像的方法及其裝置，方法包括：通過控制探頭上的2個以上陣元發(fā)射超聲波以形成不聚焦的柱面波；將每個柱面波用1個以上孔徑分別實現(xiàn)，并在發(fā)射柱面波后使用當(dāng)前孔徑內(nèi)的陣元接收回波；回波通過孔徑合成，實現(xiàn)發(fā)射接收雙逐點聚焦圖像。裝置包括：陣元控制單元、柱面波接收單元和孔徑合成單元。應(yīng)用本發(fā)明提供的超聲成像的方法能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射接收雙逐點聚焦圖像，使得超聲圖像的品質(zhì)更好，特別是超聲圖像均一性有顯著提高。
【專利說明】
超聲成像的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及超聲成像技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲成像的基本原理是:超聲設(shè)備通過激勵超聲換能器，向人體發(fā)射超聲波脈沖， 超聲脈沖再按一定的方向傳播;根據(jù)監(jiān)測其回聲的延遲時間，強弱就可以判斷機體組織的 距離及性質(zhì)。經(jīng)過電子電路和計算機的處理，形成了我們所理解的超聲圖像。
[0003] 目前，在超聲成像市場上，幾乎所有產(chǎn)品都采用同時激勵多個陣元(通常在32路以 上），形成聚焦的單一方向的發(fā)射波束，并且在發(fā)射聚焦點上形成最強發(fā)射信號。這種發(fā)射 方式通常能夠在發(fā)射聚焦點上形成很好的圖像，產(chǎn)生高分辨率。但是在遠離發(fā)射焦點的地 方，聲場會發(fā)生發(fā)散效應(yīng)導(dǎo)致圖像的分辨率不均勻一致，從而影響成像品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種超聲成像的方法，解決圖像的分辨率不均一的問題，使 得超聲圖像的品質(zhì)更好，特別是超聲圖像均一性有顯著提高。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種超聲成像的方法，包括:通過控制探頭上的2 個以上陣元發(fā)射超聲波以形成不聚焦的柱面波;將每個柱面波用1個以上孔徑分別實現(xiàn)，并 在發(fā)射柱面波后使用當(dāng)前孔徑內(nèi)的陣元接收回波；回波通過孔徑合成，實現(xiàn)發(fā)射接收雙逐 點聚焦圖像。
[0006] 進一步，所述控制為分別打開或關(guān)閉各陣元使各陣元之間發(fā)射超聲波有延時，并 且是波陣面以形成柱面波。
[0007] 進一步，所述孔徑合成為對所述發(fā)射的柱面波和接收的回波獲得的數(shù)據(jù)進行重 構(gòu)，包括:超聲圖像中的每一個像素點都是由水平移動柱面波的圓心位置用以掃描整個探 頭表面形成的數(shù)據(jù)集求和得到;所述數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)點的發(fā)射延時與接收延時的和為一個 常數(shù)。
[0008] 進一步，當(dāng)陣元數(shù)為奇數(shù)時，貝lj柱面波的圓心位于正中陣元的中心；當(dāng)陣元數(shù)為偶 數(shù)時，則柱面波的圓心位于正中兩個陣元之間的中點。
[0009] 進一步，所述探頭為通用探頭。
[0010] 進一步，所述陣元為探頭上被分割成的材料塊。
[0011] 進一步，所述探頭為凸陣、線陣、相控陣或腔體探頭中一種或2種以上復(fù)合探頭。 [0012] 進一步，所述陣元為4個以上。
[0013] 本發(fā)明還提供一種超聲成像裝置，包括:陣元控制單元，用于通過控制探頭上的2 個以上陣元發(fā)射超聲波以形成不聚焦的柱面波;柱面波接收單元，用于將每個柱面波用1個 以上孔徑分別實現(xiàn)，并在發(fā)射柱面波后使用當(dāng)前孔徑內(nèi)的陣元接收回波;孔徑合成單元，用 于將回波通過孔徑合成，實現(xiàn)發(fā)射接收雙逐點聚焦圖像。
[0014] 進一步，所述探頭為凸陣、線陣、相控陣或腔體探頭中一種或2種以上復(fù)合探頭。
[0015] 由上可見，本發(fā)明提供的一種超聲成像的方法，利用多個獨立的柱面波波源重構(gòu) 整個波場。通過精準(zhǔn)控制多個陣元按照特定的方式發(fā)射產(chǎn)生不聚焦的柱面波波場。同時，控 制接收陣元的接收時序，從而形成多個接收波束。將多次柱面波發(fā)射所接收到的全部接收 波束整合之后，通過復(fù)雜孔徑合成計算，實現(xiàn)發(fā)射接收雙逐點聚焦圖像，使得超聲圖像的品 質(zhì)得到提高，特別是超聲圖像的均一性得到顯著提高。
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1是本發(fā)明實施例提供的超聲成像的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019] 實施例1
[0020] 本發(fā)明實施例的超聲成像的方法，包括通過控制探頭上的2個以上陣元發(fā)射超聲 波以形成不聚焦的柱面波;將每個柱面波用1個以上孔徑分別實現(xiàn)，并在發(fā)射柱面波后使用 當(dāng)前孔徑內(nèi)的陣元接收回波；回波通過孔徑合成，實現(xiàn)發(fā)射接收雙逐點聚焦圖像。
[0021] 本實施例中，生成的不聚焦柱面波的圓心可以在探頭表面，也可以在探頭表面之 上。每一次用于發(fā)射柱面波的陣元數(shù)小于等于系統(tǒng)發(fā)射通道數(shù)。
[0022] 作為本實施例的一種優(yōu)選方式，這個陣元數(shù)通常大于4,我們在下面的敘述中把這 個數(shù)字記做N。
[0023] 尤其優(yōu)選的，如果我們選擇發(fā)射陣元數(shù)為奇數(shù)，則柱面波的圓心位于正中陣元的 中心。如果我們選擇發(fā)射陣元數(shù)為偶數(shù)，則柱面波的圓心位于正中兩個陣元之間的中點。
[0024] 作為本實施例的另一種優(yōu)選方式，所述控制為分別打開或關(guān)閉各陣元使各陣元之 間發(fā)射超聲波有延時，并且是波陣面以形成柱面波。
[0025]假設(shè)柱面波的圓心的水平坐標(biāo)為n0，，陣元間距為p，縱向坐標(biāo)為zO,且陣元N的延 時為〇(即N為邊界陣元)則陣元n(n處于n0和N之間）的延時系數(shù)為：
[0026]
[0027] 當(dāng)然，在Z〇 = 0的時候，上面的公式可以大幅度簡化為
[0028]
[0029] 當(dāng)η處于n0和N的區(qū)間之外的時候，T(n)與上面公式的計算結(jié)果呈對稱的結(jié)果，每 一種柱面波由柱面的圓心(ηΟ,ζΟ)唯一確定。
[0030] 需要說明的是，每一柱面波的實現(xiàn)可以由很多孔徑分別來完成。例如，我們可以把 每一種柱面波用Μ個孔徑分別實現(xiàn)，并在發(fā)射柱面波之后立即使用當(dāng)前孔徑內(nèi)的全部陣元 接收回波。
[0031] 作為進一步的優(yōu)選實施方式，所述孔徑合成為對所述發(fā)射的柱面波和接收的回波 獲得的數(shù)據(jù)進行重構(gòu)，包括:超聲圖像中的每一個像素點都是由水平移動柱面波的圓心位 置用以掃描整個探頭表面形成的數(shù)據(jù)集求和得到;所述數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)點的發(fā)射延時與接 收延時的和為一個常數(shù)。
[0032] 具體地，保持ζΟ不變，逐次改變η0的位置，逐漸移動柱面波的圓心位置用以掃描整 個探頭表面。假設(shè)η0可以變換L個位置，那么每幅圖像需要發(fā)射L*M次。每一次發(fā)射，Ν*Μ個陣 元都獨立的接收回波信號。每一組回波信號是一個1維數(shù)組，長度為Ζ2和超聲圖像的深度 有關(guān)。
[0033]由此，在全部超聲脈沖發(fā)射接收都結(jié)束之后，可以獲得L*M*N*M組不同的數(shù)據(jù)，總 共由L*M*N*M*Z個數(shù)據(jù)點組成。
[0034]進而，整幅超聲圖像由以上L*M*N*M*Z個數(shù)據(jù)點重構(gòu)出來。重構(gòu)的原則是：
[0035] 1.超聲圖像中的每一個像素點都是由L*M*N*M*Z個數(shù)據(jù)點的一個子集，記為S，求 和得到；
[0036] 2. S中的數(shù)據(jù)點的發(fā)射延時與接收延時的和為一個常數(shù)(在有誤差的情況下近似 為一個常數(shù))。
[0037] 作為再進一步的優(yōu)選實施方式，為節(jié)約成本，所述探頭可采用通用探頭。
[0038] 在以上實施例中，進一步地，所述陣元為探頭上被分割成的材料塊。
[0039] 再進一步地，所述探頭為凸陣、線陣、相控陣或腔體探頭中一種或2種以上復(fù)合探 頭。
[0040] 實施例2
[0041 ]本發(fā)明還提供一種超聲成像裝置，如圖1所示，包括：
[0042]陣元控制單元100,用于通過控制探頭上的2個以上陣元發(fā)射超聲波以形成不聚焦 的柱面波；
[0043]柱面波接收單元200,用于將每個柱面波用1個以上孔徑分別實現(xiàn)，并在發(fā)射柱面 波后使用當(dāng)前孔徑內(nèi)的陣元接收回波；
[0044] 孔徑合成單元300,用于將回波通過孔徑合成，實現(xiàn)發(fā)射接收雙逐點聚焦圖像。
[0045] 作為本實施例的一種優(yōu)選實施方式，為節(jié)約成本，所述探頭可采用通用探頭。
[0046]需要說明的是，本實施例為采用實施例1的方法發(fā)明的裝置，其具體實施細節(jié)及進 一步優(yōu)選的實施方式與實施例1完全一致，在此不做贅述。
[0047] 參見方法實施例1，進一步地，所述陣元為探頭上被分割成的材料塊。
[0048] 再進一步地，所述探頭為凸陣、線陣、相控陣或腔體探頭中一種或2種以上復(fù)合探 頭。
[0049] 需要特別指出的是，本發(fā)明拋開了傳統(tǒng)的聚焦聲場，應(yīng)用惠更斯原理。根據(jù)波動場 的惠更斯原理，每個波場都可以通過一系列的點陣源疊加來復(fù)現(xiàn)。二維平面內(nèi)，點陣源輻射 聲波可以形成柱面波。利用多個獨立的柱面波波源可以重構(gòu)一個完整波場的全部信息。
[0050] 由以上實施例可見，本發(fā)明的優(yōu)點就在于通過精準(zhǔn)控制多個陣元按照特定的方式 發(fā)射產(chǎn)生不聚焦的柱面波波場。同時，控制接收陣元的接收時序，從而形成多個接收波束。 將多次柱面波發(fā)射所接收到的全部接收波束整合之后，通過適當(dāng)?shù)目讖胶铣捎嬎悖瑢崿F(xiàn)發(fā) 射接收雙逐點聚焦圖像，使得超聲圖像的品質(zhì)得到提高，特別是超聲圖像的均一性得到顯 者提尚。
[0051] 需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實 體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存 在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋 非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備 所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在 包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0052] 本說明書中的各個實施例均采用相關(guān)的方式描述，各個實施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實 施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例 的部分說明即可。
[0053]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 超聲成像的方法，其特征在于，包括:通過控制探頭上的2個以上陣元發(fā)射超聲波以 形成不聚焦的柱面波;將每個柱面波用1個以上孔徑分別實現(xiàn)，并在發(fā)射柱面波后使用當(dāng)前 孔徑內(nèi)的陣元接收回波；回波通過孔徑合成，實現(xiàn)發(fā)射接收雙逐點聚焦圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制為分別打開或關(guān)閉各陣元使各陣 元之間發(fā)射超聲波存在延時，并且是波陣面以形成柱面波。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔徑合成為對所述發(fā)射的柱面波和接 收的回波獲得的數(shù)據(jù)進行重構(gòu)，包括： 超聲圖像中的每一個像素點都是由水平移動柱面波的圓心位置用以掃描整個探頭表 面形成的數(shù)據(jù)集求和得到； 所述數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)點的發(fā)射延時與接收延時的和為一個常數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)陣元數(shù)為奇數(shù)時，則柱面波的圓心位于 正中陣元的中心；當(dāng)陣元數(shù)為偶數(shù)時，則柱面波的圓心位于正中兩個陣元之間的中點。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述探頭為通用探頭。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述陣元為探頭上被分割成的材料塊。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述探頭為凸陣、線陣、相控陣或腔體探頭 中一種或2種以上復(fù)合探頭。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的任一方法，其特征在于，所述陣元為4個以上。9. 超聲成像裝置，其特征在于，包括： 陣元控制單元，用于通過控制探頭上的2個以上陣元發(fā)射超聲波以形成不聚焦的柱面 波； 柱面波接收單元，用于將每個柱面波用1個以上孔徑分別實現(xiàn)，并在發(fā)射柱面波后使用 當(dāng)前孔徑內(nèi)的陣元接收回波； 孔徑合成單元，用于將回波通過孔徑合成，實現(xiàn)發(fā)射接收雙逐點聚焦圖像。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述探頭為凸陣、線陣、相控陣或腔體探 頭中一種或2種以上復(fù)合探頭。
【文檔編號】A61B8/00GK106037805SQ201610487901
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】吳哲
【申請人】朗昇科技（蘇州）有限公司, 成都優(yōu)途科技有限公司