使用重疊傳輸射束的合格區域的增強超聲成像制造技術

用于提高超聲圖像的分辨率和幀速率的方法和相關系統包括對于傳輸射束組中每個傳輸射束指定單獨的元素傳輸特性；確定傳輸射束在視場的場點處的各種屬性；使用上述屬性中的一個或多個確定由每個傳輸射束貢獻的接收的超聲回波信號是否適于使用在成像中，如果是，信號應如何處理；存儲用于每個場點的所確定的信息，用于在處理每個新圖像幀時重復使用；使用該存儲的信息選擇和處理用于每個場點的隨后接收的回波信號，以在場點處產生用于每個合格回波信號的圖像參數；以及組合用于場點的來自重疊的傳輸射束的多個圖像參數，以形成構成用于圖像幀的場點的最終圖像參數。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】使用重疊傳輸射束的合格區域的增強超聲成像相關申請的交叉引用本申請根據35U.S.C.§119(e)要求于2011年5月2日提交的第61/481,476號美國臨時專利申請的權益，該臨時申請的全部內容通過引用并入本文。
本公開涉及超聲成像，更具體地，涉及用于確定和利用用于成像處理的圖像場點特性的方法和系統。
技術介紹
超聲波成像利用高頻聲波來使物體內部可視化。例如，聲學檢測設備如超聲波檢查設備用于檢查各種物體(包括人體、焊接點周圍的區域、以及工業產品如基于木材的板)的內部。雖然在組織成像如醫學超聲顯像的背景下描述本公開，但是本公開在該領域之外也有應用。醫學超聲成像已發展成了用于診斷各種疾病狀態和情況的有效工具。多年來超聲設備的市場穩定成長，并通過圖像質量和區分組織的各種類型的能力的改進而被推動。超聲成像總是需要大量的信號和圖像處理方法，尤其對于使用多達128或更多換能器元素的陣列系統，其中每個均具有獨特的信號處理要求。過去的十年看到了除處于市場最低層的系統之外幾乎所有系統中數字信號處理的提高的準確度和靈活性的轉變。這種轉變提供了能夠利用傳輸的聲波和返回的超聲回波信號中更多的信息的改進的成像方法的可能性。商業超聲系統通常利用用于成像的聚焦傳輸射束。通常利用傳輸射束組穿透二維圖像場，其中這些傳輸射束在圖像場的寬度上一致地間隔開，并且每個在圖像場中聚焦在期望最佳圖像分辨率的深度處。來自每個順序的傳輸射束的返回超聲回波被接收并被處理，以獲得圖像數據的一個或多個線，其中這些線對應于傳輸射束組中每個傳輸射束的軸線。然后該多個圖像數據線被內插到像素陣列中，以產生圖像。圖1中示出了上述方法。典型的順序線掃描30可包括128個傳輸射束32，導致了128個圖像線34，該128個圖像線34然后被內插到像素36中以進行顯示。通常，傳輸射束32顯著寬于重建的圖像線34，尤其在非傳輸射束的聚焦深度的深度處。這樣導致橫向分辨率隨深度而變化，并如圖1所示在傳輸聚焦區獲得最清晰的分辨率。僅沿射束軸線的場點用于重建圖像參數，從而導致與使用在掃描中的傳輸射束32的數目相等的一組圖像線34。因為相對于顯示器38中像素36的間隔該組圖像線34通常稀疏地間隔開，所以對于顯示器中的每個像素36，圖像線34中的點必須被內插。現代商業系統試圖通過在圖像場的整個寬度上利用每個順序掃描位置處的多個傳輸以在場的更大深度上提高橫向分辨率。在每個位置處，多個傳輸射束利用在所關心的深度上傳播的不同聚焦區。來自每個區域的圖像線數據被組合，從而提供場的更大的有效深度。該技術以增加的采集時間或降低的幀速率為代價提高橫向分辨率。產生完整圖像的時間為從各個傳輸射束中的每個獲得回波信號所需時間的總和，其通常由聲速和被成像的媒介中所關心的最大深度限定。對于每個圖像幀所利用的傳輸射束越多，獲得圖像幀所需時間就越長，并且幀速率就越慢。因為幀速率在許多超聲應用中是重要因素，所以經常會利用另一技術來減小圖像采集時間。傳輸射束被弱聚焦，以使得在每個射束中可重建多個接收線，因此允許在圖像場的寬度上使得傳輸射束更遠地間隔開，并減小覆蓋圖像場所需的傳輸射束的總數。雖然該技術加速了圖像獲取并可恢復使用多個聚焦區所失去的一些幀速率，但是由于每個傳輸射束變寬，橫向分辨率通常會降低。
技術實現思路
根據本公開的一方面，提供了用于提高從多元素換能器獲得的超聲圖像的幀速率和分辨率的方法和系統。該方法包括：a.對用于采集圖像幀的傳輸射束組中的每個傳輸射束，指定傳輸孔和單獨的元素傳輸特性，其中所述傳輸射束組包括穿透期望視場的至少一部分的至少一個傳輸射束；b.通過測量或模擬，確定多個場點處所述傳輸射束組中每個傳輸射束的各個屬性，其中所述多個場點覆蓋所述視場；c.存儲用于每個場點的所述屬性，用于在處理每個新圖像幀時重復使用；d.利用所述傳輸射束組傳輸和接收回波信號并將所述回波信號存儲在內存中；e.利用所存儲的傳輸射束屬性中的一個或多個處理所存儲的回波信號，以確認從由使用在成像中的給定傳輸射束貢獻的場點接收的超聲回波信號合格，并指定所述信號應如何進行處理；f.對于場點從重疊的合格傳輸射束組產生并組合多個圖像參數，以產生構成用于所述圖像幀的場點值的最終圖像參數。根據本公開的另一方面，傳輸射束的測量或模擬的屬性包括一些屬性中至少之一：a.在傳輸事件的持續時間上所述傳輸射束的峰強度；b.所述傳輸射束的所述峰強度發生在所述場點處的時間；c.通過所述脈沖強度超過閾值的時間確定的傳輸脈沖持續時間，其中所述閾值通常小于脈沖峰的-20dB；d.所述峰強度與在傳輸事件過程中出現在場點處射束強度的任何其他峰的比率；以及e.所述傳輸射束脈沖的波前相對于用于指定所述場點的定位的被選擇軸線的入射角。在本公開的在一個實施方式中，所述傳輸射束組被設計成使通過使用未聚焦的傳輸射束穿透所述視場并利用少量傳輸/接收采集來使幀速率最大化。在另一實施方式中，所述傳輸射束組被設計成使空間分辨率和對比分辨率最大化，并仍以大于在傳統掃描系統中的速率獲得幀。根據本公開的另一方面，處理接收的用于組織或血液速度的回波信號使用入射傳輸射束屬性的存儲角修正基于多普勒頻移的速度計算，從而獲得每個場點處運動的方向和量值。附圖說明結合附圖通過以下詳細說明，本公開的以上及其他特征和優點將更容易被理解，在附圖中：圖1示出了使用聚焦光束的傳統掃描與圖像信息；圖2是示出了由截斷閾值確定的邊界的場點網格處傳輸射束的最大強度的視圖；圖3示出了不同場點處的傳輸波形；圖4是示出了三個或四個接收的回波信號可組合用于成像的重疊區域中的場點的四個重疊的傳輸射束的視圖；圖5是面向像素處理的一個實施方式的基于軟件的架構的示意圖；圖6是根據面向像素處理形成的插入式模塊的示意圖；圖7是用于根據面向像素處理形成的128元素線性陣列的采集數據的示意圖；圖8是使用在面向像素處理中的像素映射過程的示意圖；以及圖9示出了用于本公開的過程的系統架構的高級表現。具體實施方式在下面的描述中，闡明了某些具體細節以提供對公開的各種實施方式的徹底理解。然而，相關領域的技術人員將認識到，這些實施方式可在沒有一個或多個上述具體細節，或利用其他方法、部件、材料等的情況下進行實施。除非上下文中另有要求，否則在整個說明書及所附權利要求中，詞語“包括(comprise)”及其變型如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”應從開放、包容性的意義上進行解釋，也就是說解釋為“包括但不限于。”在整個說明書中參考“一個實施方式”或參考“實施方式”意思是結合該實施方式描述的具體特征、結構或特性包括在至少一個實施方式中。因此，在整個說明書的不同部分出現的短語“在一個實施方式中”或“在實施方式中”并不必須所有都指同一實施方式。此外，在一個或多個實施方式中，具體的特征、結構、或特性可以任何合適的方式進行組合。如使用在本說明書和所附權利要求書中，單數形式“一個(a)”、“一個(an)”、以及“該(the)”包括復數的所指對象，除非上下文中另外清楚地指示。還應注意，術語“或”通常以其最廣的意義被使用，也就是說意思是“和/或”，除非上下文中另外清楚地指示。本文中提供的本公開的摘要和標題僅用于方便的目的，而不用于解釋實施方式的范圍或本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.05.02 US 61/481,4761.提高使用多元素換能器從由媒介中的多個場點覆蓋的視場獲得的超聲圖像幀的幀速率和分辨率的方法，包括：a.將射束組傳輸至所述媒介，傳輸射束組中的每個傳輸射束具有用于采集圖像幀的傳輸孔和單獨的元素傳輸屬性，其中所述傳輸射束組包括穿透所述媒介中的視場的至少一部分的至少一個傳輸射束；b.通過測量或模擬，確定多個場點處所述傳輸射束組中每個傳輸射束的多個屬性，其中所述多個場點覆蓋所述視場；c.存儲用于所述多個場點中的每個場點的所述多個屬性，用于在處理每個新圖像幀時重復使用；d.利用所述傳輸射束組傳輸和接收回波信號并將所述回波信號存儲在內存中；e.利用所存儲的傳輸射束屬性中的一個或多個處理所存儲的回波信號，以確認從由使用在成像中的給定傳輸射束貢獻的場點接收的超聲回波信號合格，并指定所述信號應如何進行處理；以及f.對于場點從重疊的合格傳輸射束組產生并組合多個圖像參數，以產生構成用于所述圖像幀的場點值的最終圖像參數。2.根據權利要求1所述的方法，其中確定所述傳輸射束的在場點處測量或模擬的多個屬性包括確定以下屬性中至少之一：在傳輸事件的持續時間上所述傳輸射束的峰強度；所述傳輸射束的所述峰強度發生在所述場點處的時間；通過所述峰強度超過閾值的時間確定的傳輸脈沖持續時間，其中所述閾值小于脈沖峰的-20dB；所述峰強度與在傳輸事件過程中出現在場點處射束強度的任何其他峰的比率；以及所述傳輸射束脈沖的波前相對于用于指定所述場點的定位的被選擇軸線的入射角。3.根據權利要求1所述的方法，其中處理所存儲的回波信號包括通過使用每個傳輸射束在所述場點處的峰傳輸強度補償每個存儲的回波信號的增益。4.根據權利要求1所述的方法，包括將所述多個場點設置在位于將被顯示的圖像幀中像素的對應定位處的矩形陣列中。5.根據權利要求1所述的方法，包括將所述傳輸射束組形成為通過使用未聚焦的傳輸射束穿透所述視場并利用小于64個傳輸/接收采集使幀速率最大化。6.根據權利要求1所述的方法，其中所述傳輸射束組配置成通過控制所述組中所述傳輸射束的重疊量來提供優化的空間分辨率和對比分辨率。7.根據權利要求1所述的方法，其中處理存儲的回波信號包括：處理所述存儲的回波信號以使用入射傳輸射束屬性的存儲角來提取用于在所述媒介中運動的組織或血液的速度信息，從而基于多普勒頻移獲得速度...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅納德·埃爾文·戴格爾，
申請(專利權)人：維拉聲學公司，
類型：
國別省市：