[發(fā)明專利]一種超聲平面波復(fù)合成像方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113413167B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何冰冰;張榆鋒;李支堯;郎恂;熊麗;姜茸;趙征鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號: A61B8/06
• 分類號: A61B8/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發(fā)明涉及一種超聲平面波復(fù)合成像方法及系統(tǒng)。該方法包括根據(jù)工作參數(shù)確定超聲平面波的成像興趣區(qū)；根據(jù)平面波傾斜角的參數(shù)確定的平面波傾斜角的大小確定復(fù)合區(qū)域；并判斷成像興趣區(qū)是否在所述復(fù)合區(qū)域內(nèi)；若不在，則重新獲取工作參數(shù)；若在，則將平面波傾斜角排列為中心對稱極性角度序列；根據(jù)中心對稱極性角度序列的傾斜角順序，確定超聲換能器的各陣元的初始發(fā)射時(shí)間；根據(jù)初始發(fā)射時(shí)間依次發(fā)射發(fā)射參數(shù)的平面波；接收回波數(shù)據(jù)；根據(jù)回波數(shù)據(jù)依次合成射頻信號；并提取成像興趣區(qū)內(nèi)的射頻信號；生成超聲平面波的復(fù)合射頻信號；根據(jù)復(fù)合射頻信號確定成像興趣區(qū)的超聲平面波復(fù)合圖像。本發(fā)明在提高超聲平面波復(fù)合成像質(zhì)量的同時(shí)提高了幀頻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲成像領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲平面波復(fù)合成像方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，不健康飲食、缺乏體育鍛煉、吸煙酗酒、作息不規(guī)律等不良習(xí)慣導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)病率逐年攀升。心腦血管疾病的有效搶救時(shí)間極短，具有高致殘率和高死亡率的特點(diǎn)，嚴(yán)重威脅人類生命健康。已有研究表明，監(jiān)測動(dòng)脈粥樣硬化的病程發(fā)展可有效評估心腦血管疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，對此類疾病的預(yù)防和早期診斷具有重要意義。

臨床上，動(dòng)脈粥樣硬化的檢查方式主要有CT技術(shù)、數(shù)字減影血管造影、核磁共振、超聲診斷技術(shù)等。CT技術(shù)通過X線來對血管進(jìn)行成像，具有檢查速度快、成像分辨率高的優(yōu)勢，但該技術(shù)對人體有一定的輻射侵害，不適用于動(dòng)脈粥樣硬化這類慢性疾病的長期病程監(jiān)測。另一種臨床上應(yīng)用廣泛的X線檢查系統(tǒng)是數(shù)字減影血管造影技術(shù)，該技術(shù)沒有骨骼與軟組織影的重疊，使血管及其病變顯示更為清晰，但需注入造影劑，有創(chuàng)且存在造影劑過敏的潛在風(fēng)險(xiǎn)。核磁共振無電離輻射，不會(huì)對人體造成輻射損傷，也無需注入造影劑，可實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)無輻射檢查，但核磁共振成像設(shè)備體積龐大，價(jià)格昂貴。而超聲診斷技術(shù)可根據(jù)測量的血流動(dòng)力學(xué)信息檢測動(dòng)脈粥樣硬化的病程發(fā)展，具有無輻射、價(jià)格低、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)聚焦超聲成像技術(shù)在二維掃描平面內(nèi)逐線發(fā)射超聲信號，幾十至數(shù)百線超聲信號生成一幀圖像，幀頻僅有一百余赫茲，難以捕捉動(dòng)脈粥樣硬化引起的瞬時(shí)血流異常現(xiàn)象。為了解決這一問題，新一代超快超聲隨之出現(xiàn)，其主要發(fā)展方向是平面波成像技術(shù)，采用全孔徑發(fā)射平面波，一次發(fā)射即可生成一幀超聲圖像，其幀頻高達(dá)20000Hz。但是，由于缺少發(fā)射焦點(diǎn)，單一平面波的回波信號信噪比低，成像質(zhì)量較差。

為了改進(jìn)單一平面波的成像質(zhì)量，超聲平面波復(fù)合成像技術(shù)被提出，該技術(shù)通過改變超聲換能器陣元的激發(fā)時(shí)間實(shí)現(xiàn)了帶有一定傾斜角的平面波，先后從多個(gè)角度獲得同一成像區(qū)域的多幀平面波回波信號，并將多幀信號相干疊加得到復(fù)合圖像。在傾斜發(fā)射平面波的過程中，回波信號主瓣的空間位置不變，旁瓣的分布隨傾斜角的變化而改變。當(dāng)多個(gè)角度的平面波回波信號被疊加時(shí)，主瓣增強(qiáng)，旁瓣抵消，成像質(zhì)量被提高。

對于靜止成像目標(biāo)，回波信號相干性較好，平面波的角度個(gè)數(shù)、角度范圍是影響復(fù)合圖像質(zhì)量的主要因素。而對于運(yùn)動(dòng)成像目標(biāo)(例如血液流動(dòng)、血管壁搏動(dòng)、心臟扭轉(zhuǎn)等)，回波信號相干性較差，平面波傾斜角的排列方式對復(fù)合圖像的主瓣寬度、旁瓣抵消有著至關(guān)重要的影響。

根據(jù)傾斜角的變化趨勢，平面波已有的角度序列可分為線性、三角以及交替極性角度序列三種：

1、線性角度序列：傾斜角從小到大或從大到小，線性變化。線性角度序列的不足之處在于，傾斜角的線性變化使旁瓣發(fā)生規(guī)律性旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致旁瓣相交，在實(shí)際成像目標(biāo)的左側(cè)或右側(cè)形成虛焦點(diǎn)，使成像目標(biāo)偏移，影響復(fù)合成像質(zhì)量。

2、三角角度序列：傾斜角先增大后減小/先減小后增大。傾斜角先增大、后減小的變化趨勢使旁瓣先向左、后向右旋轉(zhuǎn)。根據(jù)旁瓣旋轉(zhuǎn)即相交形成虛焦點(diǎn)的規(guī)律，三角角度序列的不足之處在于成像目標(biāo)的左右兩側(cè)各形成了一個(gè)虛焦點(diǎn)，對稱的變形可有效解決成像目標(biāo)偏移的問題，但橫向分辨率較低。