[發明專利]一種基于多頻超聲換能器的成像方法及系統

在審

• 申請號: 202111004787.5
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113616245A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 王杏穎
• 申請（專利權）人: 深圳歡影醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B8/06
• 分類號: A61B8/06;A61B8/00
• 代理公司: 深圳智趣知識產權代理事務所(普通合伙) 44486
• 代理人: 李興生

本發明提出了一種基于多頻超聲換能器的成像方法，多頻超聲換能器包括第一換能器組件和第二換能器組件，第二換能器組件包括兩個及以上的換能器，第二換能器組件的頻率低于第一換能器組件的頻率，第一換能器組件形成多頻超聲換能器的高頻單元，第二換能器組件形成多頻超聲換能器的低頻單元，高頻單元和低頻單元的結構均為陣列型，低頻單元排列在高頻單元的兩側或周圍，高頻單元用于進行高頻超聲波信號的發射或接收；在第一成像模式中，至少一部分低頻單元用于發射超聲波激勵信號，高頻單元進行超聲回波信號的接收，此時，高頻單元接收的超聲微泡諧波信號為高次諧波信號，對該高次諧波信號進行處理，用于提高包含微泡的超聲血流圖像的清晰度。

技術領域

本發明涉及超聲波成像技術領域，尤其涉及一種基于多頻超聲換能器的成像方法及系統。

背景技術

超聲成像利用超聲和組織或超聲造影劑的相互作用產生的聲信號來確定某些物理參量在組織中的分布(如回波強度，多普勒平移，聲衰減等)來反演得到組織結構的圖像，為醫生進行診斷提供直接的依據。目前就使用的成像參量來看，超聲成像主要有：脈沖回波式成像，透射式成像，多普勒成像，彈性成像等。

到目前所應用的成像模式中，B型成像技術最為成熟，應用最為廣泛。早期的超聲成像技術都是基于線性聲學原理。線性聲學是建立在小振幅假設基礎上的，具體的要求是與介質的靜壓強、聲速、聲波波長、靜密度相比，聲壓、質點振動速度、質點振動位移、密度起伏均為小量。非線性聲學的研究表明聲波在介質中的傳播是和液體中的氣泡的振動是非線性的，聲波在介質中傳播和氣泡的振動會產生諧波信號。從九十年代開始，學界開始利用由生物組織和超聲造影劑的非線性效應而產生的諧波信號來成像，即諧波成像技術。

根據諧波成像中所利用的頻帶信號可分為二次諧波成像，超諧波成像，分諧波成像。根據諧波產生的來源的不同，諧波成像技術可以劃分為組織諧波成像或自然諧波成像，造影劑諧波成像。組織諧波成像是利用入射聲波在組織中傳播時由于波形畸變產生的諧波信號。造影劑諧波成像是利用超聲造影劑微氣泡在入射聲波的激勵下非線性振動產生的諧波，造影劑微氣泡的非線性振動能產生比組織的非線性傳播更多的諧波成份。

與傳統的基波成像相比，諧波成像具有許多優點：

首先，諧波成像能有效的減少的近場偽像。大量針對聲場分布的仿真和實驗研究表明諧波在近場區域的強度遠低于基波強度。在生物組織的結構中，淺層有多層不同的組織。這些組織的成份不同，聲阻抗差異較大，聲波入射后在這些多層組織間容易發生多次的反射，從而產生偽像。諧波成像由于在近場區域強度很低，在近場區域諧波的多次反射會很微弱，所以諧波成像的近場偽像會減少很多。

第二，諧波成像具有更好的橫向分辨率和對比度。對聲場分布的仿真和實驗表明，諧波聲束的寬度比基波聲束窄，旁瓣水平更低，從而具有更好的橫向分辨率和對比度。

第三，諧波成像有更好的聚焦特性。超聲成像為了提高穿透深度常常對聲束進行聚焦。無論是采用凹形換能器幾何聚焦還是相控陣換能器電子延時疊加聚焦，其都是在均一的介質中才能取得最理想的聚焦效果。生物組織由多種成份構成，且形態復雜，不同的區域可能具有不同的聲速，一個波陣面經過組織時可能一部分前進得快，另一部分前進得慢，這就帶來了額外的相位差，影響了聚焦的效果。這種額外的相位差正比于聲波的頻率，如果采用二次諧波成像和超諧波成像，可以降低發射的頻率，減少這些額外的相位差，改善聚焦的效果。