CN101897597B - 超声成像的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于生成人体感兴趣区域的图像的方法，包括：向该感兴趣区域发射第一超声脉冲；检测第一接收信号，该第一接收信号对应于从该感兴趣区域反射的该第一超声脉冲的超声能量；向该感兴趣区域发射第二超声脉冲；检测第二接收信号，该第二接收信号对应于从该感兴趣区域反射的该第二超声脉冲的超声能量；生成作为该第一和第二接收信号的函数的该感兴趣区域的图像；其中，该第二超声脉冲相对于该第一超声脉冲有相移，相移量为大于零度且小于180度。

Description

超声成像的方法和装置

技术领域

本发明的实施例涉及超声成像(ultrasonic imaging)领域，具体涉及一种偏移脉冲成像的方法和装置。

背景技术

超声脉冲成像(ultrasonic pulse imaging)方法是超声医学领域中应用最广泛的一种方法。该方法利用超声波在人体组织界面处(即：人体感兴趣区域)的反射，通过接收和处理从该感兴趣区域反射的载有人体组织特征信息的回波，生成人体组织的可见图像。

在超声脉冲成像系统中，通常由发射电路向人体内发射超声脉冲。由于人体组织是一种非线性传播介质，因此，超声脉冲在传播过程中会发生畸变。这样，在接收到的回波中，不仅包括与原超声脉冲相对应的基波分量(fundamental component)，即：线性分量，而且还包括载有人体组织或结构特征(characteristics)的偏移脉冲分量(offset pulse component)，即：非线性分量(主要包含二次偏移脉冲分量)。从回波中提取该偏移脉冲分量，可以获得与人体组织或结构相关的信息。对该信息进行处理，可获得人体组织或结构的可视图像。需要一种偏移脉冲成像系统，以有效地从回波中提取偏移脉冲分量。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种偏移脉冲成像方法和装置。采用该方法和装置，可以使得回波中的基波分量的频率被调制；从而在频率域中，回波中的基波分量与偏移脉冲分量被有效地分离。

按照本发明的一个实施例的一种用于生成人体感兴趣区域的图像的方法，包括：向该感兴趣区域发射第一超声脉冲；检测第一接收信号，该第一接收信号对应于从该感兴趣区域反射的该第一超声脉冲的超声能量；向该感兴趣区域发射第二超声脉冲；检测第二接收信号，该第二接收信号对应于从该感兴趣区域反射的该第二超声脉冲的超声能量；生成作为该第一和第二接收信号的函数的该感兴趣区域的图像；其中，该第二超声脉冲相对于该第一超声脉冲有相移，相移量为大于零度且小于180度。

按照本发明的一个实施例的一种用于生成人体感兴趣区域的图像的方法，包括：对于扫描平面内的每一条扫描线，向该感兴趣区域发射K个超声脉冲，其中，该K个超声脉冲的一个超声脉冲相对于先前超声脉冲具有预定时移，且K是大于1的整数；接收由该感兴趣区域反射的该K个超声脉冲的回波信号；将该回波信号按照采样点的顺序进行交织(interleave)，以形成一个操作信号(operating signal)；从该操作信号提取该偏移脉冲分量；和将该偏移脉冲分量进行波束成形以生成该扫描线。

按照本发明的一个实施例的一种超声成像方法，包括：对于扫描平面内的每一条扫描线，向人体感兴趣的区域发射多组超声脉冲，其中每组超声脉冲包括如上所述的K个超声脉冲；接收由该感兴趣的区域反射的各组超声脉冲的回波信号；按照采样点的顺序，将每组回波信号进行交织，以形成对应于每组回波的操作信号；从该每组回波的操作信号提取该组回波的偏移脉冲分量；将每组回波的偏移脉冲分量进行相加，以得到一个加成偏移脉冲信号(addition harmonic echo)；和将该加成偏移脉冲信号进行波束成形以生成所述扫描线。

按照本发明的一个实施例的一种用于生成人体感兴趣区域的图像的装置，包括：发射电路，对于扫描平面内的每一条扫描线，向该感兴趣区域发射K个超声脉冲，其中，该K个超声脉冲的一个超声脉冲相对于先前超声脉冲具有预定时移，且K是大于1的整数；探头，接收由该感兴趣区域反射的该K个超声脉冲的回波信号；交织器，将该回波信号按照采样点的顺序进行交织(interleave)，以形成一个操作信号(operating signal)；检测模块，从该操作信号提取该偏移脉冲分量；和波束成形器，将该偏移脉冲分量进行波束成形以生成该扫描线。

按照本发明的一个实施例的一种超声成像装置，包括：发射电路，对于扫描平面内的每一条扫描线，向人体感兴趣的区域发射多组超声脉冲，其中每组超声脉冲包括如上所述的K个超声脉冲；探头，接收由该感兴趣的区域反射的各组超声脉冲的回波信号；交织器，按照采样点的顺序，将每组回波信号进行交织，以形成对应于每组回波的操作信号；检测模块，从该每组回波的操作信号提取该组回波的偏移脉冲分量，并将每组回波的偏移脉冲分量进行相加，以得到一个加成偏移脉冲信号(addition harmonicecho)；和波束成形器，将该加成偏移脉冲信号进行波束成形以生成所述扫描线。

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及成果将变得更加明白及易于理解。

附图说明

以下将参照附图，通过实施例详细地描述本发明，其中：

图1是按照本发明的一个实施例的偏移脉冲成像系统的示意图；

图2是按照本发明的一个实施例的偏移脉冲成像方法的流程图；

图3是按照本发明的另一个实施例的偏移脉冲成像系统的示意图；

图4是按照本发明的另一个实施例的偏移脉冲成像方法的流程图；

图5(a)-5(d)是按照本发明的另一个实施例的发射的超声脉冲以及回波的波形图；

图6(a)-6(d)是在采样频率为40MHz的情况下，由常规的组织偏移脉冲成像系统与本发明的一个实施例的偏移脉冲成像系统得到的回波的波形图；

图7(a)-7(d)是在采样频率为30MHz的情况下，由常规的组织偏移脉冲成像系统与本发明的一个实施例的偏移脉冲成像系统得到的回波的波形图。

在所有附图中，相同的标号表示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下文中，将通过具体的实施例，并结合附图来描述本发明的偏移脉冲成像的方法和装置。

附图1是本发明一个实施例的一种偏移脉冲成像系统100的示意图。超声脉冲信号产生电路10可以对于扫描平面内的每一条扫描线，产生多个超声脉冲信号。该多个超声脉冲信号，经由探头20转换为多个超声脉冲，并依次入射到人体内。该超声脉冲是偏移脉冲，其将在后文中有详细描述。该转换的超声脉冲被发射到到人体感兴趣的区域30。由于人体组织是一种非线性的传播介质，因此，从感兴趣的区域30反射的回波既包括对应于超声脉冲的基波分量，又包括与人体组织的特性有关的偏移脉冲分量。探头20将接收到的回波转换为回波信号，并将回波信号提供到交织器40。该交织器40，将依次接收到的回波信号，按照采样点的顺序进行交织(interleave)，以形成一个操作信号(operating signal)，并将该操作信号提供给检测模块50。该操作信号的形成，将在下文中有详细说明。该检测模块50，对该操作信号进行检测，以提取该回波中的偏移脉冲分量。在波束成形器(beamformer)60中，对提取的该偏移脉冲分量进行波束成形，以生成一条扫描线。由于该偏移脉冲分量代表与人体组织相关的信息，因此，对该偏移脉冲分量进行分析，能够生成该感兴趣的区域30的可视图像。

以下将结合附图2，详细地描述可由附图1所示的偏移脉冲成像系统执行的偏移脉冲成像方法的一个实施例。

首先，对于扫描平面内的每一条扫描线，超声脉冲信号产生电路10产生多个，例如K个，超声脉冲信号(步骤S10)。该K个超声脉冲信号的两个相邻的脉冲信号之间具有预定的时移(time-shift)。换言之，一个超声脉冲信号相对于先前一个超声脉冲信号的有一个预定的时移量。在这个实施例中，若与该每一条扫描线相对应的初始采样频率为f_s，则该时移可以由τ表示，τ满足等式：τ＝1/(Kf_s)。两个相邻的脉冲信号之间的时移也可以由相移来描述。时移与相移之间，通过所发射的超声脉冲信号的圆频率

联系。

此外，在一个优选实施例中，该K个超声脉冲信号的幅度还可具有各自的加权系数

k＝1，2，...K，α为正整数。若以P_k表示第k个超声脉冲信号，则第1，2，...k个超声脉冲信号P₁，P₂，...，P_k可分别表示为：

P₁＝A(t)sin(ωt+Φ_p)

$P_2=A(t+\mathrm{\τ})\cos (\frac{2\mathrm{\π}}{K}\·\mathrm{\α})\sin (\mathrm{\ω}(t+\mathrm{\τ})+{\mathrm{\Φ}}_p)$

$P_k=A(t+(k-1)\mathrm{\τ})\cos (\frac{(k-1)2\mathrm{\π}}{K}\·\mathrm{\α})\sin (\mathrm{\ω}(t+(k-1)\mathrm{\τ})+{\mathrm{\Φ}}_p)$

在上述表达式中，幅度加权系数的绝对值的比值表示各个超声脉冲信号幅度大小的比值。对于第P_k个超声脉冲信号，若幅度加权系数

为正值，则表示该脉冲信号的波形的极性为正；反之，若为负值，则表示该脉冲信号的波形的极性为负。

该K个超声脉冲信号，经由探头20转换为K个超声脉冲。两个相邻的超声脉冲信号之间具有时移τ。该K个超声脉冲，入射到感兴趣的区域30(步骤S20)。由于每个超声脉冲相对于先前的一个超声脉冲的时移为τ，因此，入射到感兴趣的区域30的K个超声脉冲信号是偏移脉冲。

当超声脉冲入射到感兴趣的区域30时，产生反射。由于人体组织是一种非线性的传播介质，因此，反射的回波既包括对应于超声脉冲的基波分量，又包括与人体组织的特性有关的偏移脉冲分量。该偏移脉冲分量主要包括二次偏移脉冲分量。探头20接收该反射的K个回波，并将接收到的K个回波转换为相应的K个回波信号(步骤S30)。各回波信号对应于从感兴趣区域反射的相应的超声脉冲的超声能量。若以E_k表示第k个回波信号，则第1，2，...k个回波信号E₁，E₂，...，E_k(k＝1，2...K)分别表示为：

E₁＝A(t)sin(ωt+Φ_e)+H(t)

$E_2=A(t+\mathrm{\τ})\cos (\frac{2\mathrm{\π}}{K}\·\mathrm{\α})\sin (\mathrm{\ω}(t+\mathrm{\τ})+{\mathrm{\Φ}}_e)+{\cos }^2(\frac{2\mathrm{\π}}{K}\·\mathrm{\α})H(t+\mathrm{\τ})$

$E_k$

$=A(t+(k-1)\mathrm{\τ})\cos (\frac{(k-1)2\mathrm{\π}}{K}\·\mathrm{\α})\sin (\mathrm{\ω}(t+(k-1)\mathrm{\τ})+{\mathrm{\Φ}}_e)+{\cos }^2(\frac{(k-1)2\mathrm{\π}}{K}\·\mathrm{\α})H(t+(k-1)\mathrm{\τ})$

其中，H(t)表示由人体组织这种非线性传播介质导致的在回波信号中的二次偏移脉冲分量。

在本实施例中，由于在超声脉冲发射一侧，对应于初始采样频率f_s，对于每一条扫描线，发射了K个超声脉冲，因此，在1/f_s的采样时间间隔内，交织器40，接收到来自探头20转换的K个回波信号。换言之，在处理回波信号一侧，在每个采样时间间隔1/f_s内，都将收到K个回波信号(E₁，E₂，...E_k)。这些回波信号构成了1/f_s的采样时间间隔内的K个采样点。

假定对应于1/f_s的采样时间间隔，用于生成每一条扫描线的初始采样点数目是N(即：第0，第1...第N-1个采样点)。由于在本实施例中，在每个采样时间间隔1/f_s内，有K个采样点，因此，当按照第0，第1...第N-1个初始采样点的顺序，将每个采样时间间隔1/f_s内的K个采样点连接成一个操作信号以生成一条扫描线时，该操作信号的实际采样点数目是N·K个。以W(t)表示该操作信号，构成该操作信号的回波信号依次为E₁₁E₁₂...E_1KE₂₁E₂₂...E_2K...E_i1E_i2...E_ij...E_iK...E_N1E_N2...E_Nj...E_NK，i＝1，2...N，j＝1，2...K。

$W\left(t\right)=A\left(t\right)\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_e)\cos (2\mathrm{\π\α}{f}_s\·t)+H\left(t\right){\cos }^2(2\mathrm{\π\α}{f}_s\·t)$

$=A\left(t\right)\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_e)\cos (2\mathrm{\π\α}{f}_s\·t)+\frac{1}{2}H\left(t\right)+\frac{1}{2}H\left(t\right)\cos (4\mathrm{\π\α}{f}_s\·t)$

其中，t＝mτ，m＝0，1，2...(N·K-1)，τ＝1/(Kf_s)

交织器40，按照初始采样点的顺序，将依次接收到的回波信号进行交织以形成该操作信号W(t)，并将该操作信号W(t)提供给检测模块50(步骤S40)。检测模块50，从该操作信号W(t)中提取该回波中的偏移脉冲分量(步骤S50)。在步骤S60中，由该波束成形器60对提取的该偏移脉冲分量进行波束成形，以生成一条扫描线。该偏移脉冲分量代表与人体组织相关的信息。对该信息进行分析，便生成该感兴趣的区域30的可视图像。

从上述操作信号W(t)的表达式，可以看到：(1)该操作信号的采样时间间隔是τ。因此，该操作信号的采样频率Kf_s提高为初始采样频率f_s的K倍；(2)由该操作信号所表示的回波，其中的基波分量被调制为初始采样频率f_s的α倍，即：在频率域中，基波分量被搬移到αf_s的两侧；而二次偏移脉冲分量，一半未被调制，另一半被调制为初始采样频率f_s的2α倍，即：在频率域中，二次偏移脉冲分量的一半保留在原频率处，另一半被搬移到2αf_s的两侧。按照奈奎斯特(Nyquist)采样定理，若当对该搬移到2αf_s两侧的二次偏移脉冲分量进行检测时在频率域中不产生混叠现象，则需要满足：

${\mathrm{Kf}}_s\≥2\·\left(\frac{4\mathrm{\π\α}{f}_s}{2\mathrm{\π}}\right),$ 即： $\frac{K}{\mathrm{\α}}\≥4$

换言之，通过使得K个超声脉冲信号的幅度具有各自的加权系数，可将基波分量搬移到αf_s的两侧；而偏移脉冲分量，一半保留在原频率处，另一半被搬移到2αf_s的两侧。在对回波信号进行处理时，由于基波分量与偏移脉冲分量在频率域中是分离的，因此，可以有效地提取偏移脉冲分量。

此外，即使基波分量与部分偏移脉冲分量，例如：被搬移到2αf_s两侧的偏移脉冲分量，在频率域中产生混叠，只要保留在原频率处的这部分未搬移的二次偏移脉冲分量，在频率域中与该基波分量是分离的，且该未搬移的这部分二次偏移脉冲分量不受混叠频率的干扰，亦可提取该未搬移的这部分二次偏移脉冲分量。

通过选择合适的K和α，可以实现将未被搬移的这部分二次偏移脉冲分量与搬移到αf_s的两侧的基波分量以及被搬移到2αf_s两侧的偏移脉冲分量分离，且该未搬移的这部分二次偏移脉冲分量不受该基波分量以及被搬移的偏移脉冲分量可能产生的混叠频率的干扰，从而在有效的检测频域内，可以提取偏移脉冲分量。

附图3是按照本发明的另一个实施例的偏移脉冲成像系统的示意图。与附图1所示的偏移脉冲成像系统100相比，该系统200还包括一个选择模块5。该选择模块5，能够选择合适的K和α，以使得在频率域中，被调制的基波分量与至少一部分未被搬移的偏移脉冲分量是分离的，且该未被搬移的偏移脉冲分量不受该基波分量以及被搬移的偏移脉冲分量可能产生的混叠频率的干扰。

如图3所示，超声脉冲信号产生电路10’，根据选择的K和α，对于扫描平面内的每一条扫描线，产生多个超声脉冲信号。该系统中的探头20、交织器40、检测模块50和波束成形器60，可采用与附图1所示的偏移脉冲成像系统100中的相同或相似的部件。有关这些相同或相似部件的描述，这里不再赘述。

附图4是可由附图3所示的偏移脉冲成像系统执行的偏移脉冲成像方法的流程图。如图中所示，首先，选择合适的K和α(步骤S5)。该选择的K和α的数值，应使得在频率域中，被调制的基波分量与至少一部分未被搬移的偏移脉冲分量是分离的，且该未被搬移的偏移脉冲分量不受该基波分量以及被搬移的偏移脉冲分量可能产生的混叠频率的干扰。根据选择的K和α，对于扫描平面内的每一条扫描线，产生多个超声脉冲信号(步骤S10’)。步骤S20至步骤S60，与附图2中的由相同附图标号所标记的步骤相同或类似，这里不再赘述。

下面通过选择的具体K和α的数值，进一步说明附图3和4所示的实施例。当K＝2，α＝1时，按照上述超声脉冲信号P_k的表达式：

P₁＝A(t)sin(ωt+Φ_p)

$P_2=A(t+\mathrm{\τ})\cos (\frac{2\mathrm{\π}}{K}\·\mathrm{\α})\sin (\mathrm{\ω}(t+\mathrm{\τ})+{\mathrm{\Φ}}_p)$

$=-A(t+\mathrm{\τ})\sin (\mathrm{\ω}(t+\mathrm{\τ})+{\mathrm{\Φ}}_p)$

P₁与P₂的脉冲信号的波形极性分别为正和负，幅度比值为1∶1，两个脉冲信号之间的时移为τ＝1/(2f_s)。两个超声脉冲信号P₁，P₂的波形如附图5a所示。

当超声脉冲P₁与P₂入射到感兴趣的区域30时，产生反射。所接收到由感兴趣的区域30反射的回波信号E₁，E₂，按照上述回波信号E_k的表达式：

E₁＝A(t)sin(ωt+Φ_e)+H(t)

$E_2=A(t+\mathrm{\τ})\cos (\frac{2\mathrm{\π}}{K}\·\mathrm{\α})\sin (\mathrm{\ω}(t+\mathrm{\τ})+{\mathrm{\Φ}}_e)+{\cos }^2(\frac{2\mathrm{\π}}{K}\·\mathrm{\α})H(t+\mathrm{\τ})$

$=-A(t+\mathrm{\τ})\sin (\mathrm{\ω}(t+\mathrm{\τ})+{\mathrm{\Φ}}_e)+H(t+\mathrm{\τ})$

回波信号E₁，E₂的波形如附图5b所示。圆圈表示回波信号E₁，方块表示表示回波信号E₂。将每个采样时间间隔1/f_s内的两个回波信号E₁，E₂交织成一个操作信号，按照上述操作信号W(t)的表达式：

$W\left(t\right)=A\left(t\right)\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_e)\cos (2\mathrm{\π}{f}_s\·t)+\frac{1}{2}H\left(t\right)+\frac{1}{2}H\left(t\right)\cos (4\mathrm{\π}{f}_s\·t)$

在这个实施例中，由于偏移脉冲分量的采样频率为2f_s(K＝2)，因此，操作信号W(t)为：

W(t)＝A(t)sin(ωt+Φ_e)cos(2πf_s·t)+H(t)

从该操作信号W(t)的表达式，可以看到：(1)该操作信号的采样频率提高为初始采样频率f_s的2倍，如附图5c所示；(2)在频率域中，基波分量被搬移到f_s的两侧，中心频率的位置分别为f_s-ω/2π和f_s+ω/2π；而二次偏移脉冲分量保留在原频率处。由于基波分量与偏移脉冲分量在频率域中是分离的，且该偏移脉冲信号的采样率提高为初始采样频率f_s的2倍，因此，通过检测，例如滤波法，即可将基波分量滤除并完整地提取到二次偏移脉冲分量H(t)，如附图5d所示。

进一步，若初始采样频率f_s为40MHz，基波分量的中心频率为6MHz，二次偏移脉冲中心频率为12MHz，则上述操作信号W(t)的波形如附图6(c)和6(d)所示；而由常规的组织偏移脉冲成像系统得到的回波信号的波形如附图6(a)和6(b)所示。通过对比，可以看到，附图6(a)和6(b)所示的回波信号，基波分量的频谱与二次偏移脉冲分量的频谱重叠严重；而按照本发明的上述实施例的偏移脉冲成像方法，当K＝2，α＝1时，不仅采样频率提高到初始采样频率的2倍(即：80MHz)，而且基波分量的频谱与二次偏移脉冲分量的频谱，在频率域中，完全分离。

按照本发明实施例的偏移脉冲成像方法，由于K的取值有效地提高了偏移脉冲分量的采样频率，因此，即使在初始采样频率不够高的情况下，也能够保证偏移脉冲信号带宽中的所有频率被检测到。

在另一实施例中，上述初始采样频率f_s为30MHz。上述操作信号W(t)的波形如附图7(c)和7(d)所示；而由常规的组织偏移脉冲成像系统得到的回波信号的波形如附图7(a)和7(b)所示。通过对比，可以看到，附图7(a)和7(b)所示的回波信号，基波分量的频谱与二次偏移脉冲分量的频谱重叠严重，且该采样率不能完整地检测到偏移脉冲信号带宽中的所有频率；而按照本发明的上述实施例的偏移脉冲成像方法，不仅基波分量的频谱与二次偏移脉冲分量的频谱在频率域中完全分离，而且由于采样频率提高到初始采样频率的2倍(即：60MHz)，使得偏移脉冲信号带宽中的所有频率都能够被检测到。

在实际中，还可以选择其他的K和α的数值，从而在将操作信号的采样频率提高到初始采样频率的K倍的同时，将基波分量调制到在频率域中尽量远离二次偏移脉冲分量的位置。

例如，当K＝6，α＝2时，根据该选择的K和α，对于扫描平面内的每一条扫描线，产生6个超声脉冲信号P₁，P₂...P₆。这6个超声脉冲信号的幅度加权系数分别为1、-1/2、-1/2、1、-1/2、-1/2，波形的极性分别为正、负、负、正、负、负，幅度比值为1∶0.5∶0.5∶1∶0.5∶0.5，两个脉冲信号之间的时移为τ＝1/(6f_s)。

当超声脉冲入射到感兴趣的区域30时，产生反射。所接收到的回波信号E₁，E₂...E₆，按照采样点的顺序交织成一个操作信号W(t)：

$W\left(t\right)=A\left(t\right)\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\Φ}}_e)\cos (4\mathrm{\π}{f}_s\·t)+\frac{1}{2}H\left(t\right)+\frac{1}{2}H\left(t\right)\cos (8\mathrm{\π}{f}_s\·t)$

从该操作信号W(t)的表达式，可以看到：在频率域中，基波分量被搬移到2f_s的两侧，中心频率的位置分别为2f_s-ω/2π和2f_s+ω/2π；而二次偏移脉冲分量的一半保留在原频率处，另一半被搬移到4f_s的两侧，其中心频率的位置分别为4f_s-ω/π和4f_s+ω/π。在这个实施例中，操作信号的采样频率被提高到6f_s(K＝6)。对于上述操作信号W(t)，由于受到在频率域中的频率混叠的影响，因此，在有效的检测频域0～3f_s范围内，被搬移到2f_s的两侧的基波分量与被搬移到4f_s的两侧的偏移脉冲分量(-4f_s+6f_s＝2f_s)在2f_s附近邻近或部分重叠。但是，在这个实施例中，另一半保留在原频率处的偏移脉冲分量不受该产生的混叠频率的干扰。由于保留在原频率处的这一半偏移脉冲分量与被搬移到2f_s的两侧的基波分量在频率域中是分离的，且保留在原频率处的该偏移脉冲分量不受该基波分量以及被搬移的偏移脉冲分量产生的混叠频率的干扰，因此，通过检测，例如滤波法，即可将基波分量滤除以提取到二次偏移脉冲分量H(t)。

上述的结合实施例所描述的本发明的偏移脉冲成像方法和系统，针对扫描平面内的每一条扫描线，向人体感兴趣的区域发射K个超声脉冲，并利用接收到的相应的K个回波信号，生成作为所接收的回波信号的函数的该感兴趣的区域的图像。这里，所接收的回波信号的函数，可以是例如上述实施例中的利用K个回波信号的交织序列形成的一个操作信号。当对该操作信号进行检测以提取偏移脉冲分量时，由于所发射的该K个超声脉冲信号的幅度被加权，因而，回波中的基波分量的频率被调制；从而，在频率域中，回波中的基波分量与偏移脉冲分量能够被有效地分离。

该偏移脉冲成像方法和系统，不应当局限于上述几个实施例描述的技术内容。可以理解，还可以对该方法作出各种变形和改进。

在偏移脉冲成像方法的一种变形的实施方式中，对于扫描平面内的每一条扫描线，还可以向感兴趣的区域发射多组超声脉冲，其中每组超声脉冲包括K个超声脉冲。例如：可发射3组，每组两个超声脉冲P₁和P₂。每组中的这两个超声脉冲之间的时移和幅度的加权系数，可采用上述实施例中的预定的时移和用于对基波分量的频率进行调制的幅度加权系数。将这3组超声脉冲(P₁、P₂、P₁、P₂、P₁、P₂)依次发射到人体感兴趣的区域。接收由感兴趣的区域反射的各组超声脉冲的回波(E₁、E₂、E₁、E₂、E₁、E₂)，将每组回波信号(E₁和E₂)按照采样点的顺序进行交织，以形成各组回波的操作信号W₁、W2、W₃。从操作信号W₁、W2、W₃分别提取出各组回波的二次偏移脉冲分量h₁、h₂和h₃。可利用上述实施例中的检测模块，将每组回波的偏移脉冲分量进行相加，得到一个加成偏移脉冲信号H(addition of offsetpulse echo)，即：H＝h₁+h₂+h₃。与各组偏移脉冲信号相比，该加成偏移脉冲信号H的信噪比得到提高。

此外，在上述实施例中，选择模块是可以选择的。可以利用选择模块，根据回波信号的有效检测频域，选择合适的K和α值；并根据选择的K和α值，产生相应的K个超声脉冲。也可以通过选择特定的超声脉冲信号产生电路，产生预定数目的超声脉冲。

另外，对产生的K个超声脉冲信号的幅度进行加权，也是可以选择的。例如：可以只向人体发射K个超声脉冲信号，每个超声脉冲信号相对于前一个超声脉冲信号有预定的时移。接收由该人体感兴趣区域反射的该K个超声脉冲的回波。将该回波按照采样点的顺序进行交织而形成一个操作信号。对该操作信号进行检测以提取偏移脉冲分量。由于对于扫描平面内的每一条扫描线发射K个超声脉冲信号，因此，在对操作信号检测时，该操作信号的采样频率提高到初始采样频率为f_s的K倍。尽管在这种情况下，由于基波分量的频率没有被调制，从而在频率域中，基波分量可能会与偏移脉冲分量有部分重叠，但是，采用例如发射信号为窄带信号的窄带滤波法，同样可以有效地提取偏移脉冲分量。

另外，在上述实施例中，两个相邻的超声脉冲信号之间的时移是1/(Kf_s)。也可以将该时移设置为其他预定的数值，例如：1/(2Kf_s)。在这种情况下，对上述实施例中公开的技术方案做适当的改变，例如：在接收回波一侧保持与超声脉冲信号发射一侧同步，亦可对反射的回波进行接收和处理。

从上述实施例可以看到，两个相邻的超声脉冲信号之间的相移，可以是大于零度且小于180度的任意值。在优选实施例中，该相移是大于90度但小于180度的任意值。

另外，按照本发明上述实施例的偏移脉冲成像方法，不仅适用于将基波分量与一系列为基波倍数的偏移脉冲分量(例如包括二次偏移脉冲在内的奇数和偶数次偏移脉冲)分离，而且还适用于将基波信号与其他的与该基波信号有频率偏置(frequency offset)的脉冲信号分离。

本领域技术人员，在本发明技术构思的启发下，在不脱离本发明内容的基础上，对上述超声成像方法和装置还可以做出各种改进。本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

在权利要求书中，术语“包括”不排除存在其它元件或步骤。此外，尽管是单独地列出，但是多个装置、元件或方法步骤可通过例如单一单元或处理器来实施。另外，尽管独立的特征可以包含在不同权利要求中，但是这些特征也可以有利地组合，并且不同权利要求中的包含不暗示着特征的组合是不可行的和/或不利的。

Claims (15)

1.一种用于生成人体感兴趣区域的图像的方法，包括：

向该感兴趣区域发射第一超声脉冲；

检测第一接收信号，该第一接收信号对应于从该感兴趣区域反射的该第一超声脉冲的超声能量；

向该感兴趣区域发射第二超声脉冲；

检测第二接收信号，该第二接收信号对应于从该感兴趣区域反射的该第二超声脉冲的超声能量；

生成作为该第一和第二接收信号的函数的该感兴趣区域的图像；

其中，该第二超声脉冲相对于该第一超声脉冲有相移，相移量为大于零度且小于180度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二超声脉冲在相位上不同于所述第一超声脉冲，该相位的不同大于90度但小于180度。

3.如权利要求2所述的方法，包括：根据所述第一和第二接收信号的数字值的交织序列，形成所述感兴趣区域的图像。

4.一种用于生成人体感兴趣区域的图像的方法，包括：

对于扫描平面内的每一条扫描线，向该感兴趣区域发射K个超声脉冲，其中，该K个超声脉冲的一个超声脉冲相对于先前超声脉冲具有预定时移，且K是大于1的整数；

接收由该感兴趣区域反射的该K个超声脉冲的回波信号；

将该回波信号按照采样点的顺序进行交织(interleave)，以形成一个操作信号(operating signal)；

从该操作信号提取该偏移脉冲分量；和

将该偏移脉冲分量进行波束成形以生成该扫描线；

其中将该回波信号按照采样点的顺序进行交织包括：按照采样点的顺序，将每个采样时间间隔内的K个采样点连接成一个操作信号。

5.如权利要求4所述方法，其中，所述预定的时移为1/（Kf_s），f_s是用于生成所述扫描线的初始采样频率。

6.如权利要求5所述方法，其中，所述K个超声脉冲的幅度具有相应的权重，利用该权重对所述回波的基波分量的频率进行调制，以在频率域中，至少部分所述偏移脉冲分量的中心频率与该调制的基波分量的中心频率分离；其中，第k个超声脉冲的幅度的权重为

k=1,2,…K,α是正整数；在所述频率域中，所述基波分量的中心频率被调制到αf_s处。

7.如权利要求6所述方法，还包括步骤：

选择合适的K和α；

根据所选择的K和α，产生所述K个超声脉冲，以使得在有效的检测频域内，所述调制的基波分量的中心频率与所述频率未被调制的偏移脉冲分量的中心频率分离。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述(K,α)的取值可以是(2,1)和(6,2)中的任意一组。

9.一种超声成像方法，包括：

对于扫描平面内的每一条扫描线，向人体感兴趣的区域发射多组超声脉冲，其中每组超声脉冲包括如上述权利要求4至9中任意一个权利要求所述的K个超声脉冲；

接收由该感兴趣的区域反射的各组超声脉冲的回波信号；

按照采样点的顺序，将每组回波信号进行交织，以形成对应于每组回波的操作信号；

从该每组回波的操作信号提取该组回波的偏移脉冲分量；

将每组回波的偏移脉冲分量进行相加，以得到一个加成偏移脉冲信号(addition harmonic echo)；和

将该加成偏移脉冲信号进行波束成形以生成所述扫描线；

其中将该回波信号按照采样点的顺序进行交织包括：按照采样点的顺序，将每个采样时间间隔内的K个采样点连接成一个操作信号。

10.一种用于生成人体感兴趣区域的图像的装置，包括：

发射电路，对于扫描平面内的每一条扫描线，向该感兴趣区域发射K个超声脉冲，其中，该K个超声脉冲的一个超声脉冲相对于先前超声脉冲具有预定时移，且K是大于1的整数；

探头，接收由该感兴趣区域反射的该K个超声脉冲的回波信号；

交织器，将该回波信号按照采样点的顺序进行交织(interleave)，以形成一个操作信号(operating signal)；

检测模块，从该操作信号提取该偏移脉冲分量；和

波束成形器，将该偏移脉冲分量进行波束成形以生成该扫描线；

其中将该回波信号按照采样点的顺序进行交织包括：按照采样点的顺序，将每个采样时间间隔内的K个采样点连接成一个操作信号。

11.如权利要求10所述装置，其中，所述预定的时移为1/（Kf_s），f_s是用于生成所述扫描线的初始采样频率。

12.如权利要求11所述装置，其中，所述K个超声脉冲的幅度具有相应的权重，利用该权重对所述回波的基波分量的频率进行调制，以在频率域中，至少部分所述偏移脉冲分量的中心频率与该调制的基波分量的中心频率分离；其中，第k个超声脉冲的幅度的权重为

k=1,2,…K,α是正整数；在所述频率域中，所述基波分量的中心频率被调制到αf_s处。

13.如权利要求12所述装置，还包括：

选择模块，选择合适的K和α；

其中，所述发射电路，根据所选择的K和α，产生所述K个超声脉冲，以使得在有效的检测频域内，所述调制的基波分量的中心频率与所述频率未被调制的偏移脉冲分量的中心频率分离。

14.如权利要求13所述的装置，其中，所述(K,α)的取值可以是(2,1)和(6,2)中的任意一组。

15.一种超声成像装置，包括：

发射电路，对于扫描平面内的每一条扫描线，向人体感兴趣的区域发射多组超声脉冲，其中每组超声脉冲包括如上述权利要求4至9中任意一个权利要求所述的K个超声脉冲；

探头，接收由该感兴趣的区域反射的各组超声脉冲的回波信号；

交织器，按照采样点的顺序，将每组回波信号进行交织，以形成对应于每组回波的操作信号；

检测模块，从该每组回波的操作信号提取该组回波的偏移脉冲分量，并将每组回波的偏移脉冲分量进行相加，以得到一个加成偏移脉冲信号(addition harmonic echo)；和

波束成形器，将该加成偏移脉冲信号进行波束成形以生成所述扫描线；

其中将该回波信号按照采样点的顺序进行交织包括：按照采样点的顺序，将每个采样时间间隔内的K个采样点连接成一个操作信号。

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