[發明專利]改進大體積三維超聲成像

有效

• 申請號: 201280054842.4
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN103917891A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: R·A·斯奈德
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;A61B8/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜;王英

技術領域

本發明涉及一種用于提供體積的，例如患者的解剖部位的實況三維圖像的超聲系統和方法。本發明還涉及用于實施這種方法的計算機程序。

背景技術

在三維超聲成像或體積成像中，對三維圖像的采集是通過執行切過感興趣體積的許多二維掃描得以完成的。因此，采集到大量并排的二維圖像。通過適當的圖像處理，能夠從大量二維圖像構建感興趣體積的三維圖像。在顯示器上以適當方式為超聲系統的用戶顯示從大量二維圖像采集的三維信息。

此外，所謂的實況三維成像或4D成像通常用于臨床應用。在實況三維成像中，能夠采集體積的實時視圖，使得用戶能夠觀看解剖部位的移動部分，例如跳動的心臟或其他。在實況三維成像的臨床應用中，有時需要對心臟的相對小的區域(例如單個瓣膜，或中隔缺損)進行成像，并且有時需要對心臟的大的區域(例如整個心室)進行成像。

因此，所謂的感興趣區域(ROI)以及其尺寸可能在實況三維超聲成像的臨床應用上改變。

在利用矩陣換能器(即二維陣列換能器)對心臟進行的實況三維成像中，需要高體積采集速率，以能夠適當地可視化心臟的動態結構。當前，達到高體積速率的一種手段是采用4X多線成像或所謂的并行接收波束成形。其中，同時在單一發射波束周圍的對稱圖案中形成四個接收波束。這些圖案中的多組跨體積進行掃描，以采集體積圖像數據。該方法依賴于發射波束在區域中足夠寬以照射圍繞其的接收波束中的每個。由于體積速率是由每個體積中的聲學掃描線的數目確定的，因此與針對每個發射波束的一條接收掃描線的簡單情況相比，同時接收四條掃描線使體積速率增加四倍。實際上，利用聲學成像并且甚至利用4X多線成像，聲學線，特別是接收線在遇到問題之前僅能夠分布開一定程度。

第一個問題在于，隨著所接收的波束移動分開，它們也遠離照射那些接收波束的發射波束而移動。因此，圖像降低了靈敏度并且變得暗淡。通常能夠通過減小發射孔徑和/或降低發射頻率來增大發射波束的寬度，從而幫助解決該問題。另一種幫助解決該問題的常見方式是通過減小接收孔徑來增大接收波束的寬度。兩種技術均展現一些改進，但在感興趣區域為大體積的情況下，缺乏足夠的益處以維持足夠高的體積速率以用于實況三維成像。

當分布接收線時遇到的第二個問題在于，在某些點處存在各接收線之間的間隙，并且在各條線之間的(尤其是在更大深度處的)目標被丟失并且出現顯著的空間混疊。通過減小接收孔徑來擴大接收波束是有幫助的，但同樣沒有提供足夠的益處。

參考文獻US4442713A公開了一種超聲成像裝置，其具有換能器元件的陣列，以在對象中發射超聲信號，所述對象是要通過使用從所述對象反射并由該裝置感測的發射信號而被分析的。建議調節具有由信號衰減產生的頻率變化的發射和/或接收換能器的數目，以改進在更寬泛種類的使用條件下的圖像分辨率。

需要進一步改進這種三維超聲系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種改進的超聲系統和方法。本發明的另一目標是提供一種用于實施這種方法的計算機程序。

在本發明的第一方面中，提出一種用于提供體積的三維圖像的超聲成像系統。所述超聲成像系統包括：換能器陣列，所述換能器陣列被配置為提供超聲接收信號；波束成形器，所述波束成形器被配置為控制所述換能器陣列以沿大量掃描線掃描所述體積，并且還被配置為接收所述超聲接收信號并提供圖像信號；信號處理器，所述信號處理器被配置為接收所述圖像信號并對所述圖像信號執行在中心接收頻率附近的帶通濾波操作，其中，所述信號處理器還被配置為根據所述掃描線的間距調節所述中心接收頻率，其中，所述信號處理器被配置為當所述間距增大時降低所述中心接收頻率，其中，所述信號處理器還被配置為提供圖像數據；圖像處理器，所述圖像處理器被配置為接收來自所述信號處理器的所述圖像數據并提供顯示數據；以及顯示器，所述顯示器被配置為接收所述顯示數據并提供所述三維圖像。

在本發明的另一方面中，提出一種用于提供體積的三維圖像的方法。所述方法包括以下步驟：利用換能器陣列沿大量掃描線掃描所述體積；接收來自所述換能器陣列的信號；通過對所述信號執行帶通濾波操作處理所述信號以提供圖像數據，其中，根據所述掃描線的間距調節所述帶通濾波操作的中心接收頻率，其中，當所述間距增大時降低所述中心接收頻率；并且使用所述圖像數據顯示所述三維圖像。

在本發明的另一方面中，提出一種包括程序代碼段的計算機程序，所述程序代碼段用于當所述計算機程序在計算機上執行時，令計算機，尤其是超聲成像系統執行這種方法的步驟。