CN108042157A - 一种用于超声扫描设备的超声成像方法和装置 - Google Patents

一种用于超声扫描设备的超声成像方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超声图像的生成方法，包括以下步骤：获取正交解调和壁滤波；探测速度离散采样及速度的偏移量；在深度为d，获取V_Dis_Time(i)的在同一个扫查包内不同扫查线上的取样样本，获得V_Dis_Time(i)的M个目标采样值；自适应获取V_Dis_Time(i)的有效目标采样值，并生成超声图像。从而就可能够获得超声图像。

Description

一种用于超声扫描设备的超声成像方法和装置
技术领域
本发明涉及超声扫描技术领域，尤其涉及一种用于超声扫描设备的超声成像方法和装置。
背景技术
彩色超声诊断仪(B超机)的彩色血流成像，以其独有的实时动态特性，成为现代医学不可或缺的辅助诊断的手段之一，在临床诊断中成为某些病症的判断标准。当前彩色血流成像普遍采用自相关技术。该技术理论基础是基于窄带信号模型而得出，这就需要发射信号脉宽较长，从而影响了图像的分辨率，同时由于受限于采样定律，对于高于脉冲重复频率的信号，存在混叠的现象。当前公开的互相关血流成像技术和蝶型搜索成像技术基于宽带信号模型，解决了自相关技术与分辨率的矛盾，但也存在计算复杂度高，不易实时实现。同时在实际应用过程中，蝶型搜索成像技术存在取样样本位置差异过大导致的误测。
根据多普勒效应，散射子运动导致的频移大小正比于发射信号频率和散射子运动速度的乘积。
传统的一维自相关技术，通过在回波信号慢时间方向上的自相关来估算散射子在发射信号频率上导致的相位差，从而估算出散射子的运动速度。该估计算法是建立在窄带信号的模型基础上，也就要求发射波形较长来保证符合窄带模型，其速度估计性能，尤其是对快速运动的散射子的速度估计能力，随发射信号的带宽的增加而显著恶化。同时，当发射波形较长时，血流散射子的成像分辨率会下降。所以，对于传统的一维自相关血流成像技术，存在着上诉不可调和的矛盾。
由于采样定律的原因，传统的一维自相关技术可探测的最大血流速度受限于脉冲重复频率。所以如果组织内存在高于其最大可探速度的血流信号，会导致血流混叠。
因此，设计一种精确性高的超声成像方法，就成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于超声扫描设备的超声成像方法和装置。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种超声图像的生成方法，包括以下步骤：获取正交解调和壁滤波；探测速度离散采样及速度的偏移量；在深度为d，获取V_Dis_Time(i)的在同一个扫查包内不同扫查线上的取样样本，获得V_Dis_Time(i)的M个目标采样值；自适应获取V_Dis_Time(i)的有效目标采样值，并生成超声图像。
本发明一实施方式提供了一种超声图像的生成装置，包括以下模块：初始化模块，用于获取正交解调和壁滤波；探测速度离散采样及速度的偏移量；采样模块，用于在深度为d，获取V_Dis_Time(i)的在同一个扫查包内不同扫查线上的取样样本；获得V_Dis_Time(i)的M个目标采样值；超声图像生成模块，用于自适应获取V_Dis_Time(i)的有效目标采样值，并生成超声图像。
相对于现有技术，本发明的技术效果在于：本发明提供了一种超声图像的生成方法，包括以下步骤：获取正交解调和壁滤波；探测速度离散采样及速度的偏移量；在深度为d，获取V_Dis_Time(i)的在同一个扫查包内不同扫查线上的取样样本，获得V_Dis_Time(i)的M个目标采样值；自适应获取V_Dis_Time(i)的有效目标采样值，并生成超声图像。从而就可能够获得超声图像。
附图说明
图1是本发明实施例中的超声系统中多普勒成像流程示意图；
图2是本发明实施例中的多普勒血流模式成像处理模块示意图；
图3是本发明实施例中的超声图像的生成方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各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。
本发明实施例提供了一种超声图像的生成方法，包括以下步骤：
步骤301：获取正交解调和壁滤波；探测速度离散采样及速度的偏移量；
步骤302：在深度为d，获取V_Dis_Time(i)的在同一个扫查包内不同扫查线上的取样样本；获得V_Dis_Time(i)的M个目标采样值；
步骤303：自适应获取V_Dis_Time(i)的有效目标采样值，并生成超声图像。
本发明实施例提供了一种超声图像的生成装置，包括以下模块：
初始化模块，用于获取正交解调和壁滤波；探测速度离散采样及速度的偏移量；
采样模块，用于在深度为d，获取V_Dis_Time(i)的在同一个扫查包内不同扫查线上的取样样本；获得V_Dis_Time(i)的M个目标采样值；
超声图像生成模块，用于自适应获取V_Dis_Time(i)的有效目标采样值，并生成超声图像。
超声系统中多普勒成像流程如下图1所示，组织中的超声信号经由探头换能器的不同基元转变为电模拟信号，通过前放模块放大，再由A/D数模转换模块转换为数字信号。各个不同基元的数字信号经过波束合成模块，合成为射频信号。射频信号经过固定频率的正交解调后，将正交解调结果I/Q信号送入相应的处理模块。
多普勒血流(CF)模式成像处理模块如下图2所示，在正交解调模块中，回波射频Rf信号先与固定频率为f0的正交信号相乘，再通过低通的基带滤波器，获得基带IQ信号，送入后面的壁滤波模块，壁滤波一般为高通滤波器，主要用来虑除信号中低速运动的组织信号。壁滤波后的信号，就送入后面的速度能量估计模块计算速度及能量。再通过动态范围压缩模块进行对数压缩，最后进行血流显示。
该超声成像方法可以包括以下步骤：
步骤1：正交解调，对于一个扫查包里面，第i根扫查线，回波RF信号，正交解调后得到正交复信号，记为：{IQ(i,1),IQ(i,2),IQ(i,3),….IQ(i,N)}，其中N表示快时间方向采样点数，i表示扫查包里第i根扫查线，i＝[1,2,3….M]；M表示扫查包数目，用户可调。
步骤2：壁滤波：对于扫查包内的M根扫查线，在慢时间方向进行壁滤波，得到深度方向(快时间方向)。
{IQ(1,1),IQ(1,2),IQ(1,3),….IQ(1,N)}
{IQ(2,1),IQ(2,2),IQ(2,3),….IQ(2,N)}
…….
…….
{IQ(M,1),IQ(M,2),IQ(M,3),….IQ(M,N)}
步骤3：可探测速度离散采样及速度的偏移量：
(1)对于当前选择的脉冲重复频率fprf，可算出最大可探测的速度是：
其中，fprf是脉冲重复频率，v0是超声在血流中的传播速度，f0是发射波形的中心频率，所以，最大可探头速度范围为[-Vmax/2,Vmax/2]；
(2)将最大可探头速度范围分为Nd份，
V_Dis_Time(i)＝-Vmax/2+i/Nd*Vmax，其中i＝0,1,2…Nd；
(3)对于速度V_Dis_Time(i)，在相邻两条扫查脉冲之间运动的偏移量为：
Shift_V(i)＝-2*V_Dis_Time(i)*fs/fprf/v0，其中i＝0,1,2…Nd；
其中fs为回波数据的采样频率。
步骤4：对于在深度为d，获取V_Dis_Time(i)的在同一个扫查包内不同扫查线上的取样样本：
(1)对于速度V_Dis_Time(i)，计算其同一个扫查包里每条扫查线上的移动偏移量：d_shift(m)＝Shift_V(i)*(m-M/2)，其中m代表同一个扫查包里的扫查线号m＝1,2,3…M；
(2)取目标深度附件的相邻值，由于d_shift(m)一般非整数，需要插值。所以，取样样本的序号为d+d_shift(m)深度方向相邻的点来进行插值，取值IQ(m,floor(d+d_shift(m)))和IQ(m,ceil(d+d_shift(m)))，其中floor()和ceil()分布表示向上取整和向下取整；
(3)利用上诉两值分别进行模和相角的插值，获取V_Dis_Time(i)在不同扫查线上的目标采样值：IQ(m,d+d_shift(m))，
插值系数：Coff_in＝d+d_shift(m)-floor(d+d_shift(m))，
目标采样值的模如下进行如下插值：R_IQ＝|IQ(m,floor(d+d_shift(m)))|*(Coff_in)+|IQ(m,ceil(d+d_shift(m)))|*Coff_in，其中||表示取模值；
目标采样值的相角如下进行如下插值：A_IQ＝Angle(IQ(m,floor(d+d_shift(m))))*(Coff_in)+Angle(IQ(m,ceil(d+d_shift(m))))*Coff_in
其中Angle()表示取复数相角。根据上面的模和相角，可获得目标采样值IQ(m,d+d_shift(m))；
(4)利用上诉三个步骤，可以获得V_Dis_Time(i)的M个目标采样值：IQ(1,d+d_shift(1)),IQ(2,d+d_shift(2)),….,IQ(M,d+d_shift(3))，简化表示为:IQ_v(1,i),IQ_v(2,i),…IQ_v(M,i)，其中i表示速度V_Dis_Time(i)的索引。
步骤5：自适应获取V_Dis_Time(i)的有效目标采样值，对于V_Dis_Time(i)的M个采样值序列：IQ_v(1,i),IQ_v(2,i),…IQ_v(M,i)，计算V_Dis_Time(i)的采样值序列模的加窗平均值：其中||表示取模，Win()表示综合归一化的窗函数，可用常见的汉宁窗，汉明窗，三角窗等。在M个采样值中，从队列中间向左边直至队列结束，寻找第一个满足如下要求的采样索引K_l：Power(k)>Thr_Power_Max*PowerAvg或者Power(k)>Thr_Power_Min*PowerAvg，其中Thr_power_Max和Thr_Power_Min为能量阈值；同样，从中间向右寻找满足上诉要求的采样索引K_r；最终对于速度V_Dis_Time(i)，其有效目标采样序列为：IQ(K_l,i),IQ(K_l+1,i)….,IQ(K_r,i)；
步骤6：计算V_Dis_Time(i)的能量：其中，fprf是脉冲重复频率，v0是超声在血流中的传播速度，f0是发射波形的中心频率。
M表示采样包内的扫查线综述，Win()表示窗函数；
步骤7：计算在深度d处的平均速度，求总能量：这里的Nd为步骤3中的速度划分数量。再求平均速度:
步骤8：将速度V_d和能量Power_d送入动态压缩模块进行压缩，最后送入显示。
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。

Claims (2)

1.一种超声图像的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取正交解调和壁滤波；探测速度离散采样及速度的偏移量；
在深度为d，获取V_Dis_Time(i)的在同一个扫查包内不同扫查线上的取样样本，获得V_Dis_Time(i)的M个目标采样值；
自适应获取V_Dis_Time(i)的有效目标采样值，并生成超声图像。
2.一种超声图像的生成装置，其特征在于，包括以下模块：
初始化模块，用于获取正交解调和壁滤波；探测速度离散采样及速度的偏移量；
采样模块，用于在深度为d，获取V_Dis_Time(i)的在同一个扫查包内不同扫查线上的取样样本；获得V_Dis_Time(i)的M个目标采样值；
超声图像生成模块，用于自适应获取V_Dis_Time(i)的有效目标采样值，并生成超声图像。
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