[發明專利]一種二維超聲圖像集合重構的三維超聲成像方法

有效

• 申請號: 201710669887.7
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107582098B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 袁杰;尤琦;程茜;王學鼎
• 申請（專利權）人: 南京大學;同濟大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 32237 江蘇圣典律師事務所
• 代理人: 胡建華;于瀚文<國際申請>=<國際公布>

本發明公開了一種二維超聲圖像集合重構的三維超聲成像方法，包括以下步驟：利用線陣超聲傳感器，對目標三維空間發射并采集超聲信號，重建目標三維空間的二維超聲圖像；通過自由旋轉以及平移超聲傳感器，重建不同角度和不同位置下的目標三維空間二維超聲圖像；利用位移傳感器和角度傳感器檢測出超聲傳感器在移動和旋轉過程中的位置和角度信息；結合超聲傳感器的位置和角度信息，將對應的二維超聲圖像定位到三維空間中，通過上述二維超聲圖像集合重構出三維超聲圖像。

技術領域

本發明屬于超聲成像及處理領域，尤其涉及一種二維超聲圖像集合重構的三維超聲成像方法。

背景技術

經過幾十年的研究，超聲成像在各領域的應用也日趨深入。手持超聲傳感器的探測方式由于其操作性好，自由度高的優點，已受到廣泛的應用，然而在三維超聲成像領域，由于三維圖像的重建需要精確的空間位置信息，在實際應用中往往會使用固定位置的超聲傳感器按照固定的路徑移動，以此來采集信號重建三維超聲圖像，這樣的探測方式相比較于手持超聲傳感器的探測方式缺少了靈活性與自由度，因此，需要一種新的方法能通過手持超聲傳感器的探測方式進行三維超聲成像。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有的三維超聲成像方式，提供了一種二維超聲圖像集合重構的三維超聲成像方法，改進了三維超聲成像過程的靈活性并提高了自由度。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種二維超聲圖像集合重構的三維超聲成像方法，包括如下步驟：

步驟1，利用線陣超聲傳感器，對目標三維空間中任一截面發射并采集超聲信號，通過自由旋轉以及平移超聲傳感器，在目標三維空間中重新選定截面，并重復發射并采集超聲信號，重建所有截面內的二維超聲圖像；

步驟2，在超聲傳感器外部設置位移傳感器和角度傳感器，利用這些傳感器檢測出超聲傳感器在移動和旋轉過程中的空間位置和角度信息；

步驟3，結合超聲傳感器的空間位置和角度信息，將對應截面內的二維超聲圖像定位到三維空間中，重構出三維超聲圖像。

所述線陣超聲傳感器包括一組以上的線性排列的傳感器元組，線陣超聲傳感器通過手持方式自由控制。在對目標三維空間發射與采集超聲信號過程中，可以對目標三維空間的任意位置進行探測。

步驟1中，在對目標三維空間發射并采集超聲信號時，線陣超聲傳感器設定的工作模式是同一組傳感器元發射并接收，發射超聲信號時，超聲傳感器使用一組線陣傳感器元協同工作，發射波束形成后的波陣列，或者讓每一個傳感器元單獨工作，各自發射信號，工作模式的選擇取決于當前采用的超聲圖像重建方法；

采集超聲信號時，超聲傳感器采集的信號是目標三維空間內對超聲波的反射信號，發射與采集的過程都是由線陣超聲傳感器實時進行的。采集信號的強弱取決于目標三維空間內的聲阻抗差異。

步驟1中，所述重建目標三維空間的二維超聲圖像，使用的重建信號是線陣超聲傳感器采集到的目標三維空間對超聲波的反射信號，使用的重建方法是基于反射信號的波束形成以及延時疊加重建方法：

波束形成法，是利用線陣傳感器發射不同時延的信號使信號能夠聚焦在一個區域或者一個方向；目的是為了使最終重建出的超聲灰度圖成像質量更高，在這個過程中，若使信號沿著一個方向聚焦，其目的是為了避免在其它方向上可能存在的遮擋物干擾超聲信號傳輸的情況，若使信號在一個區域聚焦，其目的是為了更好地在成像結果中顯示出該區域的信息，也可以兩種聚焦方式結合使用，以此來反應出成像區域中不同層次的信息，

延遲疊加法，是對應波束形成法的一種圖像重建方法，在接收信號延遲疊加時，延遲是對應波束形成時的發射信號延遲，通過延遲后的疊加能夠重建出發射信號的聚焦成像區域，對于沿某一方向聚焦的波束形成，信號延遲的計算公式為：