CN111789636A - 执行超声成像的系统和方法 - Google Patents

Abstract

执行超声成像的系统和方法。可以响应于被朝着对象区域发射的超声脉冲而采集对象区域的超声信息。该超声信息可以包括响应于超声脉冲的反射信息和对该对象区域的反射信息的补充信息。可以根据该反射信息形成该对象区域的至少一部分的一个或多个超声图像。此外，可以基于该对反射信息的补充信息来修改该一个或多个超声图像，以由该一个或多个超声图像生成一个或多个增强超声图像。

Description

执行超声成像的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求格伦.W.麦克格雷林（Glen W.McLaughlin）等人的美国临时专利申请第62/827,984号的优先权，其名称为：用于灰度图像的区域对比度增强的声速估计，申请日为2019年4月2日，该申请的全部内容在这里被通过本引用并入本文。

技术领域

本文涉及超声成像，特别是涉及基于对反射信息的补充信息来修改超声图像。

背景技术

超声成像被广泛用于在各种不同应用中检查各种材料和物体。超声成像提供了一种快速的和容易的工具，可以以无创方式分析材料和物体。因此，超声成像在医学实践中作为疾病诊断、治疗和预防工具特别普遍。具体地，由于其相对非侵入性的性质、低成本和快速响应时间，超声成像在整个医疗行业中广泛用于诊断和预防疾病。而且，由于超声成像基于非电离辐射，因此它不会带来与其他诊断成像工具（例如X射线成像或其他使用电离辐射的成像系统）相同的风险。

超声图像通常只有有限的对比分辨率，因为许多临床上重要的结构具有与背景组织相似的回声性。这种局限性导致医师使用其他成像方式来更轻松地可视化健康组织和疾病组织之间的对比分辨率。为了改善超声图像的总体对比分辨率，已经开发了几种技术，例如以针对具有相似的回声性的背景组织而提高对比分辨率。具体地，已经开发了用于复合具有不同频率、不同方向或不同非线性组织特性的图像的技术，例如，已经开发出了谐波成像技术。尽管这样的技术确实提供了在超声图像的对比分辨率上的改进，但是通过这些技术能够实现的对比分辨率的量仍然不足。

发明内容

根据各种实施例，一种执行超声成像的方法包括：响应于被朝着对象区域发射的超声脉冲，采集该对象区域的超声信息。该超声信息可以包括响应于超声脉冲的反射信息和对该对象区域的反射信息的补充信息。该方法还可以包括根据反射信息形成该对象区域的至少一部分的一个或多个超声图像。此外，该方法可以包括基于对该反射信息的补充信息来修改该一个或多个超声图像，以由该一个或多个超声图像生成一个或多个增强超声图像。

在一些实施例中，一种执行超声成像的系统包括超声换能器和主处理控制台。该超声换能器可以响应于被朝着对象区域发射的超声脉冲来采集对象区域的超声信息。该超声信息可以包括响应于该超声脉冲的反射信息和对该对象区域的反射信息的补充信息。主处理控制台可以根据该反射信息形成该对象区域的至少一部分的一个或多个超声图像。主处理控制台还可以基于对该反射信息的补充信息来修改该一个或多个超声图像，以由该一个或多个超声图像生成一个或多个增强超声图像。

在各种实施例中，一种执行超声成像的系统包括一个或多个处理器和计算机可读介质，该计算机可读介质提供该一个或多个处理器可访问的指令以使该一个或多个处理器响应于被朝向对象区域发射的超声脉冲而采集对象区域的超声信息。该超声信息可以包括响应于该超声脉冲的反射信息和对该对象区域的反射信息的补充信息。该指令还可以使该一个或多个处理器根据该反射信息形成该对象区域的至少一部分的一个或多个超声图像。另外，该指令可使该一个或多个处理器基于对反射信息的补充信息来修改该一个或多个超声图像，以由该一个或多个超声图像生成一个或多个增强超声图像。

附图说明

图1示出了一种超声系统的示例。

图2是一种用于基于对用来产生超声图像的超声脉冲的反射信息的补充信息来修改超声图像的示例方法的流程图。

图3是一种用于通过使用声速图来生成具有增强的对比分辨率的超声图像的示例方法的流程图。

图4是具有5个已知目标的未增强B模式图像，这5个已知目标的传播速度与平均传播速度不同。

图5是图4所示的B模式图像中的材料和五个区域的超声脉冲的实际传播速度的声速图。

图6是根据由图5中所示的声速图所指示的传播速度的材料和五个区域的体模的均值获得的估计传播速度偏差的声速图。

图7是包括B模式体模和叠加的声速图的合成图像，其中去除了平均传播速度值。

图8是具有对比分辨率的增强的B模式图像，其被基于声速图修改以调整不同传播速度的区域的增益。

具体实施方式

增强超声图像仍然是重要的关注领域。特别地，非常重要的是，超声图像可以被增强以准确地显示与不同类型的组织有关的信息，例如在同一张超声图像中显示。继而，这可以使医生更轻松地诊断疾病并根据他们的诊断结果为疾病提供治疗。

特别地，由于临床上重要的结构通常具有与背景组织相似的回声性，因此创建表示结构与背景组织之间的区别特征的超声图像变得非常困难。例如，由于许多临床上重要的结构具有与背景组织相似的回声性，因此超声图像通常具有有限的对比分辨率。继而，医生难以根据这些图像来快速而准确地诊断疾病并提供针对此类疾病的治疗方法。

已经进行了许多尝试以用超声表征潜在的组织特性。 特别地，已经使用一种技术来测量组织内声音传播的速度。但是，很难获得可以被用来校正超声发射的波散度的高分辨率的声速图。这使得通过超声表征潜在的组织特性并最终为医生提供快速地和精确地提供医疗诊断和治疗的能力变得更加困难。

下文中描述了用于解决这些问题/缺陷的系统、方法和计算机可读介质。具体地，本技术涉及用于采集对通过超声脉冲产生的反射信息的补充信息并基于该补充信息增强或以其他方式修改超声图像的系统、方法和计算机可读介质。更具体地，本技术涉及用于基于对被用以生成图像的反射信息的补充信息来识别超声图像中要修改的一个或多个区域的系统、方法和计算机可读介质。继而，该一个或多个区域可以被基于该补充信息修改，例如以提高超声图像的质量或超声图像的对比度。

具体地并且如稍后将更详细地讨论的，可以基于所采集的对反射信息的补充信息来生成低分辨率声速图。继而，可以使用该声速图来增强B模式超声图像的对比分辨率。用于产生声速图和B模式图像的数据可以相同，并且可以通过相同的发射/接收廓线（profile）产生。可替代地，可以通过单独的发射/接收廓线（profile）来清楚地收集用于产生声速图和B模式图像的数据，例如以优化每种模式的性能。

现在参考附图，其中贯穿本文，相似的部件由相似的附图标记表示。可以与本文公开的实施例一起使用的一些基础设施已经可用，比如通用计算机、计算机编程工具和技术、数字存储介质和通信网络。计算装置可以包括处理器，比如微处理器、微控制器、逻辑电路等等。处理器可以包括专用处理装置，比如ASIC、PAL、PLA、PLD、FPGA或其他定制或可编程的装置。计算装置还可以包括计算机可读存储装置，比如非易失性存储器、静态RAM、动态RAM、ROM、CD-ROM、磁盘、磁带、磁、光、闪存或其他非暂时性计算机可读存储介质。

一些实施例的各个方面可以使用硬件、软件、固件或其组合来实现。如本文所使用的，软件模块或组件可以包括位于计算机可读存储介质之内或之上的任何类型的计算机指令或计算机可执行代码。软件模块可以例如包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，其可以被组织为例程、程序、对象、组件、数据结构等，其执行一个或多个任务或实现特定的抽象数据类型。

在一些实施例中，特定软件模块可以包括存储在计算机可读存储介质的不同位置中的不同指令，这些指令一起实现模块的所描述的功能。实际上，模块可以包括单个指令或多个指令，并且可以分布在多个不同的代码段上、不同的程序之间以及跨越多个计算机可读存储介质。一些实施例可以在分布式计算环境中实践，其中任务由通过通信网络链接的远程处理装置执行。

通过参考附图将最好地理解本文的实施例。如本文的附图中总体上描述和示出的，所公开的实施例的组件可以以多种不同的配置来布置和设计。此外，与一个实施例相关联的特征、结构和操作可以适用于或者组合于另一实施例中所描述的特征、结构或操作。在其他情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免使本公开的各方面不清楚。

因此，本文的系统和方法的实施例的以下详细描述并非旨在限制所要求保护的本文的范围，而仅是可能的实施例的代表。另外，方法的步骤不必然一定以任何特定顺序执行，甚至不必顺序地执行，也不必仅将步骤执行一次。

图1是比如超声成像装置100的医学成像装置的一个示例性实施例的示意框图。本领域技术人员将认识到，本文公开的原理可以应用于多种医学成像装置，包括但不限于X射线成像装置、计算机断层摄影（CT）成像装置、磁共振成像（MRI）装置和正电子发射断层摄影（PET）成像装置。这样，每个装置的组件可以与图2所示的不同。

在一个实施例中，超声成像装置100可以包括阵列聚焦单元，在此称为波束合成器102，通过该阵列聚焦单元可以在逐条扫描线的基础上执行图像形成。该装置可以由由微处理器等实现的主控制器104控制，该主控制器104通过操作者界面接受操作者输入，进而控制装置100的各个子系统。

对于每条扫描线，发射器106产生射频（RF）激励电压脉冲波形，并以适当的时序将其施加在发射孔径上（在一个实施例中，由活跃阵元的子阵列定义）以产生沿着该扫描线的聚焦声束。

由一个或多个接收孔径或接收器108接收的RF回波被放大、滤波，然后被馈送到波束合成器102中，波束合成器102可以执行动态接收聚焦，即，重新排列沿各条扫描线从相同位置产生的RF信号。集体地，发射器106和接收器108可以是换能器110的组件。在超声成像领域中，各种类型的换能器110是已知的，比如线性探头、弯曲探头和相控阵探头。

图像处理器112可执行特定于各种活动成像模式的处理任务，包括2D扫描变换，该变换将图像数据从声线网格变换为X-Y像素图像进行显示。对于其他模式，比如频谱多普勒模式，图像处理器112可以执行壁滤波，随后通常使用滑动FFT窗对多普勒频移信号样本进行频谱分析。图像处理器112还可产生与前向和反向流体信号相对应的立体音频信号输出。与主控制器104合作，图像处理器112还可以格式化来自两个或更多个活动成像模式的图像，包括显示注释、图形叠加以及电影和记录的时间轴数据的重放。

电影存储器114提供常驻数字图像存储以使能单幅图像或多幅图像循环查看，并且用作将图像传输到数字档案装置（比如硬盘驱动器或光学存储设备）的缓冲器。在一些系统中，数据处理路径末端的视频图像可以被存储到电影存储器。在最新技术的系统中，幅度检测后的波束合成了的数据也可以被存储在电影存储器114中。对于频谱多普勒模式，用户选择的采样门的壁滤波后的基带多普勒I/Q数据可以被存储在电影存储器114中。随后，比如计算机监视器的显示器116可以显示由图像处理器112创建的超声图像和/或使用存储在电影存储器114中的数据创建的图像。

波束合成器102、主控制器104、图像处理器112、电影存储器114和显示器116可以被包括为超声成像装置100的主处理控制台118的一部分，其可以包括比所图示的更多或更少的组件或子系统。超声换能器110可以被并入到与主处理控制台118分离的设备中，比如并入被有线或无线地连接到主处理控制台118的单独设备中。这允许在对患者执行特定超声过程时更容易操纵超声换能器110。此外，换能器110可以是阵列换能器，其包括用于发射和接收超声波的发射和接收阵元的阵列。

本领域技术人员将认识到，市场上可以买到各种各样的超声成像装置，并且对于彻底理解本文公开的原理而言，与如何产生图像有关的其他细节不是必需的。具体地，本文所述的系统、方法和计算机可读介质可以通过市场上可获得的各种超声成像装置中的可应用的超声成像装置来应用。

图2是一种用于基于对被用于生成超声图像的超声脉冲的反射信息的补充信息来修改超声图像的示例方法的流程图200。图2中所示的示例方法以及本文中描述的用于超声成像的其他方法和技术可以由可应用的超声成像系统来执行，比如图1所示的超声系统100。例如，本文描述的用于超声成像的技术可以使用超声系统100的超声换能器110和主处理控制台118（例如，图像处理器112）中的一个或两个来实现。

在步骤202，采集对象区域的超声信息。该超声信息包括响应于被朝向该对象区域发射的超声脉冲而产生的反射信息和该反射信息的补充信息。具体地，可以在步骤202采集基于超声脉冲与对象区域的相互作用而产生的反射信息。此外，可以在步骤202采集对基于超声脉冲与对象区域的相互作用而产生的反射信息的补充信息。反射信息和补充信息可以由可应用的超声组件产生，比如图1所示的超声换能器110。

反射信息包括用于生成对象区域的至少一部分的超声图像的适用信息。具体地，反射信息可以包括被发射进对象区域中的超声脉冲的反射的信息，例如反向散射超声脉冲的信息。进而，如稍后将更详细地讨论的，反射的信息可以被用来通过适用的成像/图像形成技术来生成超声图像。

对反射信息的补充信息包括可以从被朝着对象区域发射的超声脉冲中收集的适用信息。具体地，对反射信息的补充信息可以包括可以从在直接形成超声图像中没有使用的超声脉冲中收集的适用信息。具体地，对反射信息的补充信息可以包括在与对象区域相互作用中超声脉冲的传播速度、与对象区域的弹性有关的信息、与对象区域的刚度有关的信息以及与对象区域相关联的声学非线性参数的值。例如，补充信息可以包括当超声脉冲与对象区域相互作用并且从对象区域反射时超声脉冲的声速。在另一个示例中，对反射信息的补充信息可以包括在不同深度的横向空间频谱信号的变化。

反射信息和补充信息可以通过被朝着对象区域发射的相同超声脉冲产生。具体地，可以通过相同的超声发射和接收廓线（profile）来产生反射信息和对反射信息的补充信息。例如，B模式图像可以通过图像数据的跨帧复合来产生，例如 2至9帧图像数据的复合。如下文所述，在创建图像数据的复合帧中所使用的相同超声脉冲也可以用于产生一定数据（例如，2至9个）声速图。进而，可以将声速图进行组合以生成声速的准确估计。

此外，可以通过朝着对象区域发射的不同超声脉冲来分别产生反射信息和补充信息。具体地，可以通过分离的超声发射和接收廓线（profile）来分别产生反射信息和补充信息。例如，第一超声发射和接收廓线（profile）可以被应用以生成反射信息，而第二超声发射和接收廓线（profile）可以被应用以生成与反射信息分离的补充信息。例如，并且关于传播速度作为补充信息，用于估计传播速度的理想发射廓线（profile）不一定是用于B模式成像的优化廓线（profile），反之亦然。因此，可以与用于执行B模式成像的反射信息分离地生成用于识别传播速度的补充信息。

反射信息和补充信息可以基于对象区域的特征通过相同的超声发射接收廓线（profile）来产生。具体地，如果正被成像的组织正在快速移动，则可以通过超声发射接收廓线（profile）来产生反射信息和补充信息。例如，如果心脏是对象区域，则由于心脏是快速移动的结构，因此可以通过朝着心脏发射的相同超声脉冲来生成反射信息和补充信息。另外，可以基于对象区域的特征通过不同的超声发射接收廓线（profile）来分别产生反射信息和补充信息。具体地，如果被成像的组织正在缓慢运动，则可以通过不同的超声发射接收廓线（profile）来产生反射信息和补充信息。例如，如果甲状腺是对象区域，则由于甲状腺是缓慢移动的结构，因此可以通过朝向甲状腺发射的不同超声脉冲来生成反射信息和补充信息。

可以在多个超声发射和接收廓线（profile）上产生补充信息，以生成复合补充信息。例如并且如前所述，可以在多个超声发射和接收廓线（profile）上生成多个声速图，以生成包括多个声速图的复合补充信息。此外，在该示例中，可以将该多个声速图进行复合或以其他方式组合以形成复合补充信息的复合声速图。可以通过与在生成反射信息中使用的发射和接收廓线（profile）分离的多个发射和接收廓线（profile）来生成复合补充信息。此外，可以通过也用于生成反射信息的多个发射和接收廓线（profile）来生成复合补充信息。如稍后将更详细地讨论的，复合补充信息可以用于修改由反射信息生成的一个或多个超声图像。

在由多个超声发射和接收廓线（profile）来形成复合补充信息时，伪像可以被从用于生成复合补充信息的补充信息中滤除。具体地，当形成复合补充信息时，补充信息可以被组合，以从补充信息中滤除伪像。例如，当通过不同的发射源创建多个声速图时，在每个图中生成的伪像将不会被相对于对象区域在声速图上配置。继而，当组合声速图时，组合声速图（例如，复合补充信息）中的伪像总数可以被减少或以其他方式消除。这可以导致在使用复合补充信息来增强或以其他方式修改超声图像上的改进。

在步骤204，由反射信息形成对象区域的至少一部分的一个或多个超声图像。在步骤204形成的超声图像可以使用适用的技术由反射信息生成。具体地，可以通过一种或多种适用的B模式成像技术由反射信息形成B模式超声图像。B模式成像技术的示例包括基波成像技术、基波空间复合成像技术、谐波成像技术、谐波空间复合成像技术、基波和谐波复合成像技术以及基波和谐波空间复合成像技术。

在步骤206，基于对反射信息的补充信息来修改该一个或多个超声图像，以产生一个或多个增强超声图像。具体地，超声图像可以被修改以以更清晰和准确的方式呈现与对象区域有关的信息。例如，可以修改图像中的对比度以在对象区域的图像中更清楚地显示与不同类型的组织相对应的不同区域。

在基于补充信息修改一个或多个超声图像中，可以基于补充信息在超声图像中识别一个或多个区域。继而，例如响应于识别一个或多个区域，可以修改或增强超声图像中的所识别的区域，以最终修改该一个或多个超声图像。例如，可以基于补充信息来识别超声图像中与对象区域中的心脏组织相对应的区域。如下文所述，可以修改或以其他方式增强超声图像中与心脏组织相对应的区域，以突出显示超声图像中的心脏组织。

可以基于补充信息与补充信息的均值的关系来修改该一个或多个超声图像。补充信息的均值可以对应于该一个或多个超声图像中整个对象区域的全部或一部分。关于传播速度，可以从被包括在补充信息中的传播速度中识别出整个或部分对象区域中的传播速度均值。进而，可以基于传播速度相对于传播速度均值的变化来识别超声图像中的一个或多个区域。具体地，可以基于与一个或多个区域相对应的传播速度相对于传播速度均值的变化来识别该一个或多个区域。例如，如果对应于一个区域的超声脉冲的传播速度相对于对象区域的传播速度均值变化了特定的量，例如一阈值量，则可以在超声图像中识别该区域。此外，在该示例中，如果对应于周围区域的超声脉冲的传播速度未能相对于对象区域的传播速度均值变化该特定量（例如，该阈值量），则该区域可以与超声图像中的周围区域分离。

此外，可基于补充信息与补充信息的一个或多个绝对值的关系来修改该一个或多个超声图像。补充信息的绝对值可以对应于该一个或多个超声图像中整个对象区域的全部或一部分。关于传播速度，可以从被包括在补充信息中的传播速度中识别出在整个或部分对象区域上的传播速度均值之间的变化的绝对值。进而，可以基于传播速度和传播速度均值之间的变化的绝对值来识别超声图像中的一个或多个区域。具体地，可以基于与一个或多个区域相对应的传播速度与传播速度均值之间的变化的绝对值来识别该一个或多个区域。例如，如果一个区域的超声脉冲的传播速度与传播速度均值之间的变化的绝对值大于特定值（例如，阈值量），则该区域可以被在超声图像中识别。此外，在该示例中，如果周围区域的超声脉冲的传播速度与传播速度均值之间的变化的绝对值小于特定量（例如，该阈值量），则该区域可以被与超声图像中的周围区域分离。

在修改超声图像中的该一个或多个识别的区域时，可以以可应用的方式来修改该区域，以将该一个或多个识别的区域与超声图像中的周围区域区分开。具体地，该一个或多个识别的区域可以被着色以将该区域与超声图像中该区域周围的区域区分开。更具体地，可以基于与该区域相对应的补充信息以特定的方式对这些区域进行着色。例如，具有高于平均传播速度的相应声音传播速度的区域可以被着色为红色。此外，在该示例中，具有低于平均传播速度的相应声音传播速度的区域可以被着色为蓝色。在另一个示例中，组织的平均声速可以被归一化并且偏离平均值的区域可以被着色以产生透明的颜色叠加层，该颜色叠加层可以被添加到B模式图像中。继而，这可以向临床医生提供关于根据声速变化估计在哪里存在组织特性的偏差的直接信息。

此外，可以修改该一个或多个识别的区域中的亮度水平，以将该区域与超声图像中该区域周围的区域区分开。更具体地，可以基于与该区域相对应的补充信息来调整该区域中的亮度水平。例如，具有高于平均传播速度的对应声音传播速度的区域中的亮度水平可以被提高。此外，在该示例中，具有低于平均传播速度的对应声音传播速度的区域中的亮度水平可以被降低。

此外，可以修改该一个或多个超声图像的一个或多个增益，作为修改该一个或多个超声图像的一部分。具体地，例如响应于基于补充信息在超声图像中识别该区域，超声图像中所识别的区域的增益可以被修改。与超声图像中的所识别的区域相对应的增益可以被基于补充信息（例如与被用以识别该区域的相同的补充信息）修改。具体地，超声图像中所识别的区域的增益可以被基于与该区域相对应的补充信息与该补充信息的至少一部分的均值之间的变化的量来修改。

可以基于与超声图像相对应的超声脉冲的传播速度来调整超声图像的增益。具体地，可以基于与所识别的区域相对应的超声脉冲的传播速度来调整所识别的区域中的增益。更具体地，可以基于与所识别的区域相对应的超声脉冲的传播速度与传播速度均值之间的变化来调整所识别的区域中的增益。例如，传播速度大于传播速度均值的超声图像区域中的增益可以被增大，而传播速度小于传播速度均值的超声图像区域中的增益可以被减小。可替代地，传播速度小于传播速度均值的超声图像区域中的增益可以被增大，而传播传播速度大于传播速度均值的超声图像区域中的增益可以被减小。

此外，可以基于补充信息与补充信息的至少一部分的均值之间的变化的量相对于阈值来调整超声图像的增益。具体地，可以基于传播速度和传播速度均值之间的变化量相对于一阈值来调整超声图像的增益。例如，如果一个区域的脉冲的传播速度与平均传播速度之间的变化量大于阈值量，则该区域的一个或多个增益可以被增大。此外，在该示例中，如果一个区域的脉冲的传播速度与平均传播速度之间的变化量小于阈值量，则该区域的一个或多个增益可以被减小。可替代地，如果一个区域的脉冲的传播速度与平均传播速度之间的变化量大于阈值量，则该区域的一个或多个增益可以被减小。继而，如果一个区域的脉冲的传播速度与平均传播速度之间的变化量小于阈值量，则该区域的一个或多个增益可以被增大。用于应用此处所描述的技术的阈值（例如，用于调节增益的阈值）可以根据适用的技术和/或由适用的实体来定义。例如，超声系统的操作可以定义阈值，用于基于补充信息来选择性地调整一个或多个超声图像中的增益。

可以使用一个或多个声速图来实现基于补充信息识别超声图像中的一个或多个区域并基于补充信息修改超声图像的技术。声速图可以包括超声脉冲在对象区域上的传播速度的映射。此外，声速图可以对应于一个或多个超声图像。具体地，声速图中的区域可以对应于超声图像中的特定区域，使得声速图中的区域中的超声脉冲的传播速度是与超声图像中的特定区域相对应的超声脉冲的传播速度。例如，声速图的区域中的传播速度可以指示与特定心脏组织相互作用的超声脉冲的传播速度。继而，包括心脏组织的超声波部分可以对应于声速图的指示与心脏组织相互作用的超声脉冲的传播速度的区域。

可以由对反射信息的补充信息生成一个或多个声速图。如下文所述，可以使用声速图来识别超声图像中的一个或多个区域。例如，如声速图所指示的，如果一区域的超声脉冲的传播速度高于平均传播速度，则可以从声速图中识别该区域。继而，使用声速图所识别的该一个或多个区域可以被基于该声速图来修改。

图3是一种使用声速图来生成具有增强的对比分辨率的超声图像的示例方法的流程图300。如前文所述，可以通过与用于生成超声图像的超声脉冲分离的不同的超声脉冲来生成声速图。可替代地，可以通过与用于生成超声图像的相同的超声脉冲来生成声速图。在流程图300所示的示例方法中，使用独立的发送/接收帧来生成声速图。具体地，在步骤310，识别被优化用于估计声速的发射序列。在步骤320，根据在步骤310识别的发射序列向对象场发射超声脉冲。然后，在步骤330，从对象场接收的反向散射被用于生成声速图。在步骤340，识别用于通过B模式类型成像进行成像的成像Tx/Rx序列。在步骤350，根据在步骤340识别的成像Tx/Rx序列，向对象场发射超声脉冲。在步骤360，基于来自Tx/Rx序列的反向散射产生B模式图像。在步骤370，使用声速图来自适应地处理B模式图像。具体地，可以基于声速图来增强在B模式图像中声速不同于常规的区域。在步骤380，显示处理后的图像。

图4是具有5个传播速度与平均传播速度不同的已知目标的未增强的B模式图像400。B-模式图像400中的已知目标很难被看到，因为它们的背向散射特性与周围区域（例如，周围的物质）的背向散射特性仅略有不同。声速比均值高的第一目标位于区域402。声速比均值低的第二目标在区域404。声速比均值稍低的第三目标位于区域406。声速比均值高的第四目标位于区域408。声速比均值低的第五目标位于区域410。如B模式图像400所示，很难以准确地可视化这些区域402-410的位置。

图5是图4所示的B模式图像400中的物质和五个区域402-410的超声脉冲的实际传播速度的声速图500。体模中区域402-410的周围区域的背景声速约为1.54 mm / uS。第一区域402是小的圆形区域，其具有大约1.65mm / uS的相应的超声波传播速度。第二区域404是小的圆形区域，其具有大约1.45mm / uS的相应的超声传播速度。第三区域406是小的圆形区域，其具有大约1.50mm / uS的相应的超声波传播速度。第四区域408是大的圆形区域，其具有大约1.65mm / uS的相应的超声波传播速度。第五区域410是大的圆形区域，其具有大约1.43mm / uS的相应的超声传播速度。

图6是对于图5中所示的声速图500所指示的传播速度，估计出的传播速度相对于体模中的物质和五个区域402-410的均值的偏差的声速图600。可以看出，由于边缘缓慢地变回到平均声速而不是突然变化，因此声速偏差的估计值在分辨率上低于体模中的真实目标。估计第一区域402与中心处的均值相差约0.05mm / uS，并缓慢过渡回平均传播速度。估计第二区域404与中心处的均值相差约-0.06 mm / uS，并缓慢过渡回平均传播速度。估计第三区域406与中心处的均值相差约-0.02mm / uS，并缓慢过渡回平均传播速度。估计第四区域408与中心处的均值相差约0.06mm / uS，并缓慢过渡回平均传播速度。估计第五区域410与中心处的均值相差约-0.10 mm / uS，并缓慢过渡回平均传播速度。

声速图500的传播速度和声速图600中所示的传播速度偏差可以通过低分辨率方法来收集，例如使用以低分辨率成像或信息收集模式工作的超声脉冲。如图6所示，获得鲁棒估计的低分辨率方法导致传播速度估计偏向较小区域的均值，例如，402、404和406。即使获得鲁棒的声速图估计会导致图像分辨率较低，但此信息仍可用于指示传播速度在哪里发生变化。继而，指示传播速度变化的信息可以用于增强B模式图像400的对比分辨率。此外，由于能够生成更鲁棒的更高分辨率的传播速度估计，因此声速图和B模式图像的这种自适应组合只会变得更好。

图7是包括B模式体模和叠加的声速图600的合成图像700，其中去除了平均传播速度值。如图7所示，这些区域比图4的B模式图像400中的区域更清晰可见。第一区域402示出了小的圆形目标，其中相应的超声传播速度高于背景。第二区域404示出了小的圆形目标，其中相应的超声传播速度低于背景。第三区域406示出了小的圆形目标，其中相应的超声传播速度低于背景。第四区域408示出了大的圆形目标，其中相应的超声传播速度高于背景。第五区域410示出了大的圆形目标，其中相应的超声传播速度低于背景。

图8是具有对比分辨率的增强的B模式图像800，其被基于声速图600修改以调整不同传播速度的区域的增益。具体地，为了创建增强的B模式图像800，对象区域的未改变的灰度级被从B模式图像400的背景中测量，并且被通过选择性地调整B模式图像的部分中的增益来增强。所应用的增益增强的程度与402至410中每个区域相对于平均传播速度变化成正比。可以看出，与B模式图像400相比，变化的声速的区域的总体对比分辨率被清楚地指示出。第一区域402具有比背景更高的对应的超声传播速度，并且增益被减小以清楚地显示小的圆形结构。第二区域404具有比背景更低的对应的超声波传播速度，并且增益被增大以清楚地示小的圆形结构。第三区域406具有比背景更低的对应的超声波传播速度，并且增益被增大以清楚地示出小的圆形结构。第四区域408具有比背景更高的对应的超声传播速度，并且增益被增大以清楚地显示大的圆形结构。第五区域410具有比背景低的对应的超声传播速度，并且增益被减小以清楚地显示大的圆形结构。

本文描述的技术可以被应用在适用的超声成像模式中，比如B模式、对比增强超声（ CEUS）、CD模式、2D / 3D / 4D等。具体地，本文描述的技术不限于B模式，而是还可以应用于在感兴趣区域内改进的时间分辨率具有实质性临床益处的其他模式，比如CEUS。

本发明已经参考包括最佳模式的各种示例性实施例做出说明。然而，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本发明的范围的情况下对示例性实施例进行改变和修改。例如，取决于特定应用或考虑与系统的操作相关联的任何数量的成本函数，可以以替代方式来实现各种操作步骤以及用于执行这些操作步骤的组件，例如，这些步骤中的一个或多个可以被删除、修改或与其他步骤组合。

尽管已经在各种实施例中示出了本发明的原理，但是可以使用特别适合于特定环境和操作要求的结构、布置、比例、元件、材料和组件的许多修改，而不会背离本发明的原理和范围。这些和其他改变或修改旨在被包括在本发明的范围内。

上文中已经参考各种实施例进行了说明。然而，本领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，本文应被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改旨在被包括在其范围内。同样，上面已经参考各种实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。但是，益处、优点、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更加明显的任何要素都不应被解释为是关键的、必需的或必要的特征或要素。如本文中所使用的，术语“包括”、“包含”及其任何其他变体旨在覆盖非排他性包括，使得包括一系列元素的过程、方法、物品或设备不仅仅包括列出的那些元素，也可以包括未明确列出的或此类过程、方法、系统、物品或设备所固有的其他要素。而且，如本文所使用的，术语“耦合”、“耦接”及其任何其他变体旨在覆盖物理连接、电连接、磁连接、光学连接、通信连接、功能连接和/或任何其他连接。

本领域技术人员将理解，可以在不脱离本发明的基本原理的情况下对上述实施例的细节进行许多改变。因此，本发明的范围应由所附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种执行超声成像的方法，其特征在于，包括：

响应于被朝着对象区域发射的超声脉冲采集所述对象区域的超声信息，所述超声信息包括响应于所述超声脉冲的反射信息和对所述对象区域的所述反射信息的补充信息；

根据所述反射信息形成所述对象区域的至少一部分的一个或多个超声图像；和

基于对所述反射信息的所述补充信息来修改所述一个或多个超声图像，以由所述一个或多个超声图像生成一个或多个增强超声图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述反射信息的所述补充信息包括与所述对象区域相互作用时所述超声脉冲的传播速度、与所述对象区域的弹性相关的信息、与所述对象区域的刚度相关的信息和与对象区域相关联的声学非线性参数的值中的一个或组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反射信息和对所述反射信息的所述补充信息被通过由所述超声脉冲形成的不同的超声发射和接收廓线（profile）分别产生。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述对象区域的特征，确定是否通过所述不同的超声发射和接收廓线（profile）分别产生所述反射信息和所述补充信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反射信息被通过由所述超声脉冲形成的一个或多个超声发射和接收廓线（profile）产生，并且所述补充信息被通过用于产生所述反射信息的相同的一个或多个超声发射和接收廓线（profile）产生。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补充信息被通过由所述超声脉冲形成并被用于产生所述反射信息的多个超声发射和接收廓线（profile）产生，所述方法还包括：

根据通过所述多个超声发射和接收脉冲产生的补充信息，在所述多个发射和接收廓线（profile）上产生所述对象区域的复合补充信息；和

基于所述复合补充信息修改所述一个或多个超声图像以生成所述一个或多个增强超声图像。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，产生所述复合补充信息还包括：组合与多个发射和接收廓线（profile）中的每个发射和接收廓线（profile）相对应的补充信息以从所述补充信息中滤除一个或多个伪像。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个超声图像是通过将一种或多种B模式成像技术应用于所述反射信息而创建的B模式图像。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述一种或多种B模式成像技术包括基波成像技术、基波空间复合成像技术、谐波成像技术、谐波空间复合成像技术、基波和谐波复合成像技术以及基波和谐波空间复合成像技术中的一种或组合。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补充信息包括与所述对象区域相互作用时所述超声脉冲的传播速度，所述方法还包括：

识别所述超声脉冲的所述传播速度的传播速度均值；

基于所述超声脉冲的所述传播速度相对于所述传播速度均值的变化，识别所述一个或多个超声图像中的要修改的一个或多个区域；和

响应于基于所述传播速度的相对于所述传播速度均值的所述变化而识别所述一个或多个区域，修改所述一个或多个超声图像中的所述一个或多个区域，作为基于所述补充信息修改所述一个或多个超声图像的一部分。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述超声脉冲的特定传播速度对应于所述一个或多个区域，所述方法还包括：基于与所述一个或多个区域相对应的所述特定传播速度与所述传播速度均值之间的变化相对于一个或多个阈值来识别所述一个或多个区域。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

对于所述一个或多个区域中的每一个，识别所述特定传播速度与所述传播速度均值之间的变化的对应的绝对值；和

基于所述一个或多个区域中的每一个的所述特定传播速度与所述传播速度均值之间的变化的所述对应的绝对值，修改所述一个或多个超声图像中的所述一个或多个区域。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，修改所述一个或多个超声图像中的所述一个或多个区域还包括使所述一个或多个超声图像中的所述一个或多个区域着色和改变所述一个或多个区域中的一个或多个亮度水平中的一个或两者。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：基于与所述一个或多个区域相对应的超声脉冲的特定传播速度与所述传播速度均值的关系来改变所述一个或多个超声图像中的所述一个或多个区域中的增益，其中，如果所述特定传播速度高于所述传播速度均值，则增大所述一个或多个区域中的增益；如果所述特定传播速度小于所述传播速度均值，则减小所述一个或多个区域中的增益。

15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：基于与所述一个或多个区域相对应的超声脉冲的特定传播速度与所述传播速度均值的关系，改变所述一个或多个超声图像中的所述一个或多个区域的增益，其中，如果所述特定传播速度低于所述传播速度均值，则增大所述一个或多个区域中的增益；如果所述特定传播速度高于所述传播速度均值，则减小所述一个或多个区域中的增益。

16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：基于与所述一个或多个区域相对应的超声脉冲的特定传播速度与所述传播速度均值的关系，改变所述一个或多个超声图像的所述一个或多个区域中的增益，其中，如果所述特定传播速度与所述传播速度均值之间的变化大于阈值，则减小所述一个或多个区域中的增益；如果所述特定传播速度与所述传播速度均值之间的变化小于所述阈值，则增大所述一个或多个区域中的增益。

17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：基于与所述一个或多个区域相对应的超声脉冲的特定传播速度与所述传播速度均值的关系，改变所述一个或多个超声图像的所述一个或多个区域中的增益，其中，如果所述特定传播速度与所述传播速度均值之间的变化大于阈值，则增大所述一个或多个区域中的增益；如果所述特定传播速度与传播速度均值之间的变化小于所述阈值，则减小所述一个或多个区域中的增益。

18.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述补充信息产生一个或多个声速图，其中所述声速图指示所述对象区域的所述超声脉冲的传播速度；

基于所述一个或多个声速图来识别所述一个或多个超声图像中的所述一个或多个区域；和

基于所述一个或多个声速图来修改所述一个或多个超声图像中的所述一个或多个区域，以生成所述一个或多个增强超声图像。

19.一种执行超声成像的系统，其特征在于，包括：

超声换能器，所述超声换能器被配置成：

响应于被朝着对象区域发射的超声脉冲采集所述对象区域的超声信息，其中所述超声信息包括响应于所述超声脉冲的反射信息和对所述对象区域的所述反射信息的补充信息；

主处理控制台，所述主处理控制台被配置成：

根据所述反射信息形成所述对象区域的至少一部分的一个或多个超声图像；和

基于对所述反射信息的所述补充信息来修改所述一个或多个超声图像，以由所述一个或多个超声图像生成一个或多个增强超声图像。

20.一种执行超声成像的系统，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；和

计算机可读介质，所述计算机可读介质提供所述一个或多个处理器可访问的指令以使所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：

响应于被朝着对象区域发射的超声脉冲采集所述对象区域的超声信息，其中所述超声信息包括响应于所述超声脉冲的反射信息和对所述对象区域的所述反射信息的补充信息；

根据所述反射信息形成所述对象区域的至少一部分的一个或多个超声图像；和

基于对所述反射信息的所述补充信息来修改所述一个或多个超声图像，以由所述一个或多个超声图像生成一个或多个增强超声图像。

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