[發明專利]用于處理超聲圖像的方法和系統

有效

• 申請號: 201880047139.8
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN110891492B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: F·G·G·M·維尼翁;J·S·沈;黃圣文;J-L·F-M·羅伯特
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;G01S7/52;G01S15/89;G10K11/34
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉兆君

本發明提供了用于生成超聲圖像的方法和系統。在方法中，超聲圖像的生成包括：獲得通道數據，所述通道數據定義被成像點的集合；對于每個被成像點：隔離所述通道數據，對所隔離的通道數據執行空間頻譜估計，并且選擇性地衰減空間頻譜估計通道數據，從而生成經濾波的通道數據；并且對所述經濾波的通道數據進行求和，從而形成經濾波的超聲圖像。在一些示例中，所述方法包括孔徑外推。所述孔徑外推提高了所述超聲圖像的橫向分辨率。在其他示例中，所述方法包括發射外推。所述發射外推提高了圖像的對比度。另外，所述發射外推還提高了幀速率并減少了所述超聲圖像中的運動偽影。在另外的示例中，所述孔徑外推和所述發射外推可以被組合。

技術領域

本發明涉及超聲成像領域，并且更具體地涉及超聲圖像濾波領域。

背景技術

超聲成像正越來越多地用于各種不同的應用中。重要的是，超聲系統產生的圖像應盡可能清晰準確，以使用戶對被掃描對象進行真實解讀。當所討論的對象是正在接受醫學超聲掃描的患者時，尤其如此。在這種情況下，醫生做出準確診斷的能力取決于由超聲系統產生的圖像的質量。

離軸雜波是超聲圖像質量下降的重要原因。諸如最小方差(MV)波束形成之類的自適應波束形成技術已被開發出并被應用于超聲成像以提高圖像質量。然而，由于圖像的每個像素都需要對空間協方差矩陣的求逆，因此MV波束形成的計算量很大。另外，盡管MV波束形成主要是為提高空間分辨率而開發的并且對于減少離軸雜波并不是很理想，但通常仍然需要通過減小子陣列的尺寸來犧牲MV波束形成在提高空間分辨率方面的性能。否則，由于信號消除，圖像偽影可能會出現在散斑中。

已經提出了自適應加權技術(例如：相干因子(CF)、廣義相干因子(GCF)、相位相干因子(PCF)以及短滯后空間相干性(SLSC))，但是這些技術都需要訪問每個通道的數據以計算要應用于圖像的加權掩膜。另外，這些方法僅適用于利用聚焦發射波束的常規成像，而不適用于僅涉及少量發射的平面波成像(PWI)或發散波成像(DWI)。

另外，超聲圖像中的空間分辨率(特別是橫向分辨率)通常不是最優的。焦深處的－6dB的橫向波束寬度由以下公式來確定：

其中，λ是波長，z是發射焦深，并且D是孔徑尺寸。波長越小(或中心頻率越高)，橫向分辨率就越好；然而，獲得更小的波長是以穿透深度為代價的。另一方面，需要更大的孔徑尺寸D以實現更好的橫向分辨率；然而，孔徑尺寸通常受到人體解剖結構、硬件考量和系統成本的限制。

自適應波束形成技術(例如，前面提到的最小方差(MV)波束形成)一直是研究熱點。這些方法是依賴于數據的波束形成方法，其試圖自適應地估計切趾函數，從而產生超出衍射極限的橫向分辨率。

除了標準超聲成像技術以外，在相控陣的情況下，平面波成像(PWI)或發散波成像(DWI)是相對較新的成像技術，其有可能以高于1kHz的非常高(并且可能為若干kHz)的幀速率進行成像。這些技術還為不同的應用開辟了許多新的可能的成像模式，這在以前利用常規的聚焦發射波束的情況下是無法實現的。為此，這些技術已經成為近年來學術界研究中最活躍的主題。

PWI/DWI能夠通過將從不同角度的寬發射波束獲得的圖像進行相干復合來實現高幀速率。由于通常已知PWI/DWI中的空間分辨率僅比利用聚焦發射波束的常規成像稍差或與之相當，因此PWI/DWI的主要缺點是圖像對比度下降，這直接與發射角度的數量有關。在PWI/DWI中，當發射角度的數量較少時，圖像對比度通常較低；因此，需要許多發射角度來維持與利用聚焦發射波束的常規成像的圖像質量相當的圖像質量。

PWI/DWI還遭受運動偽影的影響，當對諸如心臟之類的快速移動的器官進行成像時，尤其如此，這是因為各個圖像像素是根據來自不同的發射波束的信號構建的。隨著發射角度的數量的增加，運動的影響變得更加嚴重。因此，PWI/DWI系統中的難題很明顯：需要更多的發射角度以獲得高圖像對比度，但同時也會導致產生更多的運動偽影，從而降低圖像質量。