发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种超声诊断设备的成像方法。
相应于上述方法,本发明的目的还在于提供一种超声诊断设备的成像系统。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:一种超声诊断设备的成像方法,其包括如下步骤:
S1、根据用户设定的扫描线密度及目标帧频,计算并生成一图像扫描序列;所述图像扫描序列包括I条二维图像扫描线、N条解剖M型扫描线及K条复用扫描线;
S2、利用所述图像扫描序列交替进行二维图像及解剖M型图像的超声扫描;其中,在所述图像扫描序列中,在进行I条二维图像扫描线的扫查后,再进行N条解剖M型扫描线及K条复用扫描线的扫查,所述K条复用扫描线均匀插置于所述N条解剖M型扫描线中;
S3、对二维图像及解剖M型图像的扫描信号进行独立处理,以生成相应的二维图像及解剖M型图像。
作为本发明的进一步改进,在用户注重解剖M型图像时,假设二维图像的扫描线密度为L,则:
,
其中,A为解剖M型图像的目标帧频率,B为二维图像的目标帧频率,,,…,指解剖M型图像扫描线SM1、SM2,。。。,SMN的扫查时间,指扫查一条二维图像扫描线的扫查时间。
作为本发明的进一步改进,在用户注重二维图像时,假设解剖M型图像的扫描线密度N,则:
,
其中,A为解剖M型图像的目标帧频率,B为二维图像的目标帧频率,L为二维图像的扫描线密度,max()为解剖M型图像扫描线SM1、SM2,。。。,SMN中的最大扫查时间,指扫查一条二维图像扫描线的扫查时间。
作为本发明的进一步改进,复用扫描线的线密度K计算公式为:
;其中,表示二维图像的图像张角范围,表示解剖M型图像的图像张角范围。
作为本发明的进一步改进,在本方法中,。
作为本发明的进一步改进,在用户同时注重二维图像及解剖M型图像时,设定解剖M型图像的目标帧频率为A帧/秒,扫描线密度为N,二维图像的目标帧频率为B帧/秒,扫描线密度为L,假设实际的解剖M型图像的扫描线密度为,实际的二维图像的扫描线密度为,则:
在时,
;
在时,
,;
其中,,,…,指解剖M型图像扫描线SM1、SM2,。。。,SMN的扫查时间,指扫查一条二维图像扫描线的扫查时间。
作为本发明的进一步改进,在本方法中,;;其中,表示二维图像的图像张角范围,表示解剖M型图像的图像张角范围。
作为本发明的进一步改进,在所述图像扫描序列中,将解剖M型图像扫描线分为若干分区,每一个分区对应采用一个或几个发射焦点进行成像。
相应地,一种超声诊断设备的成像系统,其包括:超声探头;序列扫描及前端控制模块,用于根据用户设定的扫描线密度及目标帧频,计算并生成一图像扫描序列,并利用所述图像扫描序列交替进行二维图像及解剖M型图像的超声扫描;其中,所述图像扫描序列包括I条二维图像扫描线、N条解剖M型扫描线及K条复用扫描线,在所述图像扫描序列中,在进行I条二维图像扫描线的扫查后,再进行N条解剖M型扫描线及K条复用扫描线的扫查,所述K条复用扫描线均匀插置于所述N条解剖M型扫描线中;图像处理模块,用于对二维图像及解剖M型图像的扫描信号进行独立处理,以生成相应的二维图像及解剖M型图像。
作为本发明的进一步改进,所述图像处理模块具体包括:信号解调及滤波模块、图像缓存模块、图像后端处理模块、坐标变换模块及图像显示模块,其中,二维图像与解剖M型图像分两路单独处理。
作为本发明的进一步改进,二维图像与解剖M型图像的序列扫描及前端控制模块包括发射模块,该发射模块能设置不同的发射波形、和/或发射频率、和/或发射电压、和/或发射焦点位置、和/或发射焦点数目、和/或发射孔径。
作为本发明的进一步改进,二维图像与解剖M型图像的序列扫描及前端控制模块包括接收模块,该接收模块能设置不同的前放增益、和/或A/D采样率、和/或接收孔径、和/或接收线密度、和/或波束合成精度、和/或变迹窗。
作为本发明的进一步改进,所述信号解调及滤波模块能设置不同的数字增益、和/或解调频率、和/或基带滤波器参数。
作为本发明的进一步改进,该系统的图像处理模块设置分别对应于二维图像及解剖M型图像的两个独立的图像缓存,两者设置不同的动态范围、和/或灰阶图谱、和/或后处理图像算法。
与现有技术相比,本发明通过采用分别可独立控制的二维图像及解剖M型的图像扫描系列,从而获取同时具备高时间分辨率及高空间分辨率的解剖M型图像,提高了超声诊断设备的图像质量。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明,本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
参图3所示,其为本发明超声诊断设备的成像方法的一具体实施方式。本发明通过一种二维图像和解剖M型或任意曲线M型的独立可控的扫描序列方式,获得实时的高时间和空间分辨率的解剖M型或任意曲线M型图像。并且,本发明还实现二维图像和解剖M型或任意曲线M型图像在整个成像链路上的参数可以独立调节和控制,从而提高解剖M型或任意曲线M型图像的质量。需要指明的是,上述的“解剖M型或任意曲线M型”为了简明扼要,统一称为“解剖M型”。
在本实施方式中,该方法包括如下步骤:
S1、根据用户设定的扫描线密度及目标帧频,计算并生成一图像扫描序列;所述图像扫描序列包括I条二维图像扫描线、N条解剖M型扫描线及K条复用扫描线;关于上述图像扫描序列的具体方式,将在下文具体介绍。
S2、利用所述图像扫描序列交替进行二维图像及解剖M型图像的超声扫描;其中,在所述图像扫描序列中,在进行I条二维图像扫描线的扫查后,再进行N条解剖M型扫描线及K条复用扫描线的扫查,所述K条复用扫描线均匀插置于所述N条解剖M型扫描线中;
S3、对二维图像及解剖M型图像的扫描信号进行独立处理,以生成相应的二维图像及解剖M型图像。
如图4所示,于本发明中,当进入解剖M型模式,二维图像的扫描序列和解剖M型图像的扫描序列有一定关联,又可以完全独立控制。用SB表示二维图像的一条超声扫描线的扫查,用SM表示解剖M型的一条超声扫描线的扫查,假设一条(也就是一帧)解剖M型的图像采样线需要N条超声扫描线的扫查,用SB/M表示一条可同时用于二维图像和解剖M型图像的超声扫描线的扫查,那么,可以根据用户的需求和相应的参数调节,采取交替扫查的方法,建立相应的二维图像和解剖M型图像的扫描序列:SB,SB,SM,SM,SB/M,SM,SM,SB,SB,…。解剖M型的超声扫描线SM1,SM2,。。。,SMN的扫查深度,可以根据用户定义的直线或曲线实时更新,以节省扫描时间,从而加快解剖M型或任意曲线M型图像的帧频率。
在本发明具体实施方式中,具体的图像扫描序列的计算方法可以分为以下三种情况:
第一实施方式:
在本实施方式中,假如用户更注重解剖M型图像,那么假设解剖M型的目标帧频率为A帧/秒,扫描线密度为N,即有N条超声扫描线;二维图像的目标帧频率为B帧/秒,扫描深度为D米,则可以计算出二维图像的扫描线密度L:
其中,,,…,指解剖M型图像的超声扫描线SM1,SM2,。。。,SMN的扫查所需时间,指扫查一条二维图像扫描线的扫查时间。
如图4所示,表示二维图像的图像张角范围,表示解剖M型图像所涉及的张角范围,则可以计算出二维图像和解剖M型或任意曲线M型图像复用的SB/M的扫描线密度K:
;
那么,实际的解剖M型的扫描线密度增加为N+K,其中包含K条二维图像和解剖M型图像复用的SB/M扫描线。进而,可以获得图像扫描序列为:SB,SB,…,SM1,SM2,…,SB/M1,SMp,SMq,…,SB/M2,…,SMr,SMs,…, SB/MK,…,SM(N+K),SB,SB,…SM1,SM2,…,SB/M1,SMp,SMq,…,SB/M2,…,SMr,SMs,…,SB/MK,…,SM(N+K),SB,SB,…,其中每扫查完条二维图像的超声扫描线后,就要完成一帧解剖M型图像的扫查,即N+K条超声扫描线的扫查,其中包含K条二维图像和解剖M型图像复用的SB/M扫描线,如此重复,直至完成所有的超声扫描线的扫查。
其中,,每条SB/M扫描线不仅参与解剖M型成像,而且根据其时间标记,会插入到二维图像相应的扫查信号中成像。
第二实施方式:
在本实施方式中,假如用户更注重二维图像,那么假设二维图像的目标帧频率为B帧/秒,扫描线密度为L,扫描深度为D米;解剖M型图像的目标帧频率为A帧/秒,则可以计算出解剖M型图像的扫描线密度N:
其中,max()为解剖M型图像扫描线SM1、SM2,。。。,SMN中的最大扫查时间,指扫查一条二维图像扫描线的扫查时间。
如图4所示,表示二维图像的图像张角范围,表示解剖M型图像所涉及的张角范围,则可以计算出二维图像和解剖M型图像复用的SB/M的扫描线密度K:
那么,实际的解剖M型的扫描线密度增加为N+K,其中包含K条二维图像和解剖M型图像复用的SB/M扫描线。进而,可以获得图像扫描序列为:SB,SB,…,SM1,SM2,…,SB/M1,SMp,SMq,…,SB/M2,…,SMr,SMs,…, SB/MK,…,SM(N+K),SB,SB,…SM1,SM2,…,SB/M1,SMp,SMq,…,SB/M2,…,SMr,SMs,…,SB/MK,…,SM(N+K),SB,SB,…,其中每扫查完条二维图像的超声扫描线后,就要完成一帧解剖M型图像的扫查,即N+K条超声扫描线的扫查,其中包含K条二维图像和解剖M型图像复用的SB/M扫描线,如此重复,直至完成所有的超声扫描线的扫查。
其中,,每条SB/M扫描线不仅参与解剖M型成像,而且根据其时间标记,会插入到二维图像相应的扫查信号中成像。
第三实施方式:
在本实施方式中,假如用户同时注重二维图像和解剖M型图像,那么假设解剖M型图像的目标帧频率为A帧/秒,扫描线密度为N,即有N条超声扫描线;二维图像的目标帧频率为B帧/秒,扫描线密度为L,扫描深度为D米,假设实际的解剖M型图像的扫描线密度为,实际的二维图像的扫描线密度为,则:
在时,
;
在时,
,;
其中,,,…,指解剖M型图像扫描线SM1、SM2,。。。,SMN的扫查时间,指扫查一条二维图像扫描线的扫查时间。
如图4所示,表示二维图像的图像张角范围,表示解剖M型或任意曲线M型图像所涉及的张角范围,则可以计算出二维图像和解剖M型图像复用的SB/M的扫描线密度K:
其中,实际的解剖M型图像的扫描线密度增加为N’+K,其中包含K条二维图像和解剖M型图像复用的SB/M扫描线。进而,可以获得图像扫描序列为:SB,SB,…,SM1,SM2,…,SB/M1,SMp,SMq,…,SB/M2,…,SMr,SMs,…, SB/MK,…,SM(N+K),SB,SB,…SM1,SM2,…,SB/M1,SMp,SMq,…,SB/M2,…, SMr,SMs,…,SB/MK,…,SM(N+K),SB,SB,…,其中每扫查完条二维图像的超声扫描线后,就要完成一帧解剖M型图像的扫查,即N’+K条超声扫描线的扫查,其中包含K条二维图像和解剖M型图像复用的SB/M扫描线,如此重复,直至完成所有的超声扫描线的扫查。
其中,,每条SB/M扫描线不仅参与解剖M型成像,而且根据其时间标记,会插入到二维图像相应的扫查信号中成像。
如图5所示,在本发明具体实施方式中,在所述图像扫描序列中,将解剖M型图像扫描线分为若干分区,每一个分区对应采用一个或几个发射焦点进行成像。在图示的实施例中,示范性地介绍了设置四个发射焦点的方式,其中,解剖M型成像中不同的超声采样扫描线,根据其采样的物理位置,可设置不同的发射焦点,比如,在本发明优选的实施例中,SM1,SM2,…, SMp(第一分区)可只采用发射焦点4成像;SMp, SM(p+1),…, SMq(第二分区)可以只采用发射焦点3成像;SMq, SM(q+1),…, SMr(第三分区)可以只采用发射焦点2成像;SMr,SM(r+1),…, SMN(第四分区)可以只采用发射焦点1成像。当然,在其他实施方式中,发射焦点的数量不受限制,且上述的SM1, SM2,…, SMp也可以采用发射焦点1/2/3/4组合成像; SMp,SM(p+1),…, SMq也可以采用发射焦点1/2/3组合成像;SMq, SM(q+1),…, SMr也可以采用发射焦点1/2组合成像。基于上述的焦点选用方式,本发明在提高了图像质量的同时,又可保持图像帧频不变或略有降低。
参图6所示,在本发明具体实施方式中,与上述所描述方法相对应的一种超声诊断设备的成像系统,其包括:
超声探头10;
序列扫描及前端控制模块20、用于根据用户设定的扫描线密度及目标帧频,计算并生成一图像扫描序列,并利用所述图像扫描序列交替进行二维图像及解剖M型图像的超声扫描;其中,所述图像扫描序列包括I条二维图像扫描线、N条解剖M型扫描线及K条复用扫描线,在所述图像扫描序列中,在进行I条二维图像扫描线的扫查后,再进行N条解剖M型扫描线及K条复用扫描线的扫查,所述K条复用扫描线均匀插置于所述N条解剖M型扫描线中;
图像处理模块30、用于对二维图像及解剖M型图像的扫描信号进行独立处理,以生成相应的二维图像及解剖M型图像。其中,所述图像处理模块30具体包括:信号解调及滤波模块(B图像及M图像)、图像缓存模块(B图像及M图像)、图像后端处理模块(B图像及M图像)、坐标变换模块(B图像及M图像)及图像显示模块(B图像及M图像)。
本发明进一步给出了一种二维图像和解剖M型图像独立可控的信号链路处理和参数调节方式。对于解剖M型图像,用户希望看到高质量的组织图像边界和高精度的组织随时间的运动变化,即高空间分辨率和时间分辨率的图像。因此,对于解剖M型成像,不仅仅需要独立可控的扫描序列,整个成像链路上的所有能提高图像空间分辨率、对比度和时间分辨率的参数和信号处理都需要单独调控。当用户进入解剖M型模式后,系统前端控制根据用户的线密度和目标帧频的设置自动计算得到二维图像和解剖M型或任意曲线M型图像的扫描序列,交替进行二维图像和解剖M型图像的超声扫描。两路完全独立,包括整个信号链路上的参数调节和算法控制。
其中,序列扫描及前端控制模块20包括前端接收模块及前端发射模块,其前端发射模块可以设置不同的发射波形、和/或发射频率、和/或发射电压、和/或发射焦点控制(包括焦点位置和焦点个数)、和/或发射孔径等;前端接收模块可以设置不同的前放增益、和/或A/D采样率、和/或接收孔径、和/或接收线密度、和/或波束合成的精度、和/或变迹窗等;信号的中处理(信号解调及滤波模块(B图像及M图像))可以设置不同的数字增益、和/或不同的解调频率、和/或基带滤波器设置、以及后续的数字信号处理算法;在具体实施例中,本发明的图像后处理模块可设置两个独立的图像缓存(分别对应于二维图像、解剖M型图像),设置不同的参数调节,比如动态范围、和/或灰阶图谱、和/或后处理的图像算法等。下面给出一些参数具体实现的例子,但并不仅局限于这些参数和方法。
1、根据用户的需求,对于二维图像和解剖M型或任意曲线M型图像,可以设置不同的焦点个数。比如由于解剖M型或任意曲线M型的线密度相对较低,可以采用多焦点发射成像,提高图像的空间分辨率,而图像的总体帧频略有下降。
2、由于二维图像和解剖M型或任意曲线M型图像的感兴趣区域可能不同,可以设置不同的发射焦点位置,从而提高各自感兴趣区域的图像一致性。
3、由于二维图像和解剖M型或任意曲线M型图像的感兴趣区域可能不同,可以设置不同的发射频率和相应的解调频率,从而提高各自感兴趣区域的图像的空间分辨率。
4、由于二维图像和解剖M型或任意曲线M型图像数据的动态范围不一样,一般来说,解剖M型或任意曲线M型图像数据的动态范围要小于二维图像数据的动态范围,所以设置不同的动态范围压缩曲线,可以提高各自图像的对比度,有利于区分解剖M型或任意曲线M型图像中的组织边界。
5、由于解剖M型或任意曲线M型的图像,相比于二维图像,更注重组织的边界信息,所以可以采用阈值较大的灰阶滤波(与二维图像不同的阈值设置),比如灰阶小于60的均置为0,这样可能会损失图像的一些细节信息,但是极好地抑制了低灰阶噪声,突出了组织边界。
综上所述,本发明通过采用分别可独立控制的二维图像及解剖M型的图像扫描系列,从而获取同时具备高时间分辨率及高空间分辨率的解剖M型图像,提高了超声诊断设备的图像质量。
应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。