[發(fā)明專利]利用寬聚焦發(fā)射波束以高顯示幀速率進(jìn)行3D超聲成像

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980058065.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112654887A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·阮;J-L·F-M·羅伯特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號(hào): G01S7/52
• 分類號(hào): G01S7/52;G01S15/89
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 孟杰雄

超聲系統(tǒng)以高顯示幀速率產(chǎn)生3D圖像。利用平面波或發(fā)散發(fā)射波束掃描體積區(qū)域以隨著每個(gè)發(fā)射事件而聲穿透大部分或者甚至整個(gè)體積區(qū)域。為了避免在方位角和仰角維度上采集到雜波信號(hào)，以在仰角和方位角方向中間的角度發(fā)射平面波或發(fā)散波束。通過(guò)以均為仰角和方位角方向兩者的組合的多個(gè)不同角度發(fā)射平面波或發(fā)散波束，在得到的復(fù)合圖像中減少了旁瓣雜波。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求享有2018年9月7日提交的美國(guó)臨時(shí)US 62/728291的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲成像系統(tǒng)，并且具體涉及利用寬聚焦或未聚焦發(fā)射波束以高顯示幀速率進(jìn)行三維(3D)超聲成像。

背景技術(shù)

二維(2D)超聲成像通常通過(guò)利用一維(1D)陣列換能器掃描平面圖像場(chǎng)來(lái)進(jìn)行。在圖像場(chǎng)內(nèi)發(fā)射波束，并且響應(yīng)于每次發(fā)射而采集回波。通過(guò)延遲和求和波束形成器對(duì)接收的回波進(jìn)行波束形成以跨圖像場(chǎng)形成相干回波信號(hào)的掃描線。針對(duì)圖像的典型數(shù)量的掃描線可以是128-196個(gè)掃描線。通過(guò)B模式或多普勒處理對(duì)掃描線進(jìn)行處理以形成平面圖像場(chǎng)中的組織和/或流的平面圖像。

類似的方法能夠用來(lái)掃描體積圖像場(chǎng)以產(chǎn)生體積區(qū)域的三維(3D)圖像。再次發(fā)射波束并接收回波，但是這次在整個(gè)體積內(nèi)并不僅是平面。因此，對(duì)于3D成像而言掃描體積花費(fèi)長(zhǎng)得多時(shí)間。如果例如體積具有與上面描述的平面圖像的方位角維度相同的仰角和方位角維度，等效質(zhì)量的圖像需要128x128掃描線，總共超過(guò)16000掃描線。由于回波采集時(shí)間受對(duì)象中的固定聲速管理，因此采集整個(gè)體積圖像所需的時(shí)間是長(zhǎng)的，并且因此顯示幀速率將是慢的。

慢幀速率問(wèn)題的解決方案是發(fā)射均聲穿透體積的更大區(qū)域并從體積的更大區(qū)域返回回波的波束，由此需要更少的發(fā)射波束來(lái)掃描整個(gè)體積并產(chǎn)生3D圖像。這種構(gòu)思的最終擴(kuò)展是發(fā)射聲穿透大部分或甚至全部體積區(qū)域的波束。然而，折衷辦法是差的圖像分辨率，因?yàn)榇嬖诤苌俚?如果有的話)發(fā)射波束聚焦。能夠被采取以克服這種問(wèn)題的措施是多次掃描體積區(qū)域并且然后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，組合的掃描引起遍及圖像的分辨率的改進(jìn)。

但是這種措施仍然能夠?qū)е戮哂酗@著圖像雜波的3D圖像，因?yàn)闃O大地未聚焦的發(fā)射波束圖案的旁瓣水平一般會(huì)是非常高的。高旁瓣水平捕獲將作為圖像雜波出現(xiàn)在最終圖像中的離軸能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明有利地實(shí)現(xiàn)具有提供顯示幀速率的改進(jìn)的僅幾個(gè)寬波束但是沒(méi)有得到的3D圖像中的過(guò)多雜波的發(fā)展的體積區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的原理，描述了一種以高顯示幀速率產(chǎn)生3D圖像的超聲成像系統(tǒng)。利用平面波或發(fā)散發(fā)射波束掃描體積區(qū)域以隨著每個(gè)發(fā)射事件聲穿透大部分或甚至整個(gè)體積區(qū)域。為了避免在方位角和仰角維度上采集到雜波信號(hào)，以在仰角和方位角方向中間的角度發(fā)射平面波或發(fā)散波束。通過(guò)以均為仰角和方位角維度兩者的組合的多個(gè)不同角度發(fā)射平面波或發(fā)散波束，在得到的復(fù)合圖像中減少了旁瓣雜波。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種用于生成三維圖像的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括向所述目標(biāo)體積發(fā)射平面波或發(fā)散波并且采集從所述目標(biāo)體積返回的超聲回波信號(hào)。以不同的角度向所述目標(biāo)體積發(fā)射多個(gè)這樣的波。從所述發(fā)射接收所述回波信號(hào)，并且然后在空間基礎(chǔ)上處理所述回波信號(hào)。可以在空間基礎(chǔ)上對(duì)響應(yīng)于每個(gè)發(fā)射而產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合。從復(fù)合的圖像數(shù)據(jù)生成體積圖像。顯示所述體積圖像。

附圖說(shuō)明

在附圖中：

圖1a、1b和1c圖示了二維換能器陣列孔的旁瓣圖案。

圖2圖示了通過(guò)利用發(fā)散波束以在方位角和仰角方向中間的角度掃描體積區(qū)域獲得的旁瓣改進(jìn)。

圖3a和3b圖示了兩個(gè)不同的發(fā)散波束掃描圖案，兩者在包含方位角和仰角方向兩者的角度處。

圖4圖示了針對(duì)圖3a的頂點(diǎn)中的兩個(gè)的發(fā)散掃描體積。