CN113017682A - 一种超声成像设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超声成像设备及方法，设备包括：线阵探头；发射电路，激励探头向目标对象发射第一超声波束和第二超声波束；接收电路，控制线阵探头接收从目标对象返回的第一超声回波信号和第二超声回波信号；处理器，处理第一超声回波信号以获得扩展灰度图像，以及处理第二超声回波信号以获得彩色血流图像，其中至少部分的彩色血流图像位于扩展灰度图像的任一扩展区域；以及显示器，显示扩展灰度图像以及彩色血流图像。根据本发明的超声成像设备及方法，扩展了彩色血流图像的扫描区域，避免彩色血流成像受到探头及其扫描方式的限制，提高了彩色血流成像的效率。

Description

一种超声成像设备及方法

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，更具体地涉及超声成像。

背景技术

超声影像在医学成像中具有安全、无创、廉价、实时成像等优点，经过了半个世纪的发展，已经成为医院应用最广泛的影像设备之一。超声成像技术中的B型成像模式是指以亮度的强弱显示经目标反射或散射的超声回波信号的强弱，并采用多声束扫描法，将各扫描线组成二阶灰度图像即B图像。在一些检查模式中(如血管、腹部检查)，为了显示完整的组织结构，需要使用B扩展成像模式得到展宽视野的B图像以得到完整的组织结构成像即B扩展图像。

彩色血流成像一般是在B图像的基础上进行显示，当B图像采用扩展成像模式时，由于彩色血流扫描区域受到线阵探头的现有偏转扫描方式限制，导致无法显示与B扩展图像的扩展区域中对应的彩色血流图像，使得检测得到的超声图像中仅能对B图像进行扩展，而彩色血流图像的扫描区域不能与B图像的扫描区域相匹配，不能充分利用扩展B图像的成像区域。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种超声成像设备，包括：

线阵探头；

发射电路，所述发射电路激励所述线阵探头向目标对象发射第一超声波束和第二超声波束；

接收电路，所述接收电路控制所述线阵探头接收从所述目标对象返回所述第一超声波束的超声回波以获得第一超声回波信号，以及第二超声波束的超声回波以获得第二超声回波信号；

处理器，所述处理器处理所述第一超声回波信号以获得所述目标对象的扩展灰度图像，以及处理所述第二超声回波信号以获得所述目标对象的彩色血流图像，至少部分的所述彩色血流图像位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域；以及

显示器，所述显示器显示所述扩展灰度图像以及至少部分位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域的所述彩色血流图像。

根据本发明的第二方面，提供了一种超声成像方法，包括：

激励探头向所述目标对象发射第一超声波束和第二超声波束；

控制所述探头接收从所述目标对象返回所述第一超声波束的超声回波以获得第一超声回波信号，以及第二超声波束的超声回波以获得第二超声回波信号；

处理所述第一超声回波信号以获得所述目标对象的扩展灰度图像，以及处理所述第二超声回波信号以获得所述目标对象的彩色血流图像，其中至少部分的所述彩色血流图像位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域；

显示所述扩展灰度图像以及所述彩色血流图像。

根据本发明的第三方面，提供了一种超声成像方法，包括：

激励线阵探头向目标对象发射第一超声波束和第二超声波束；

控制所述线阵探头接收从所述目标对象返回所述第一超声波束的超声回波以获得第一超声回波信号，以及第二超声波束的超声回波以获得第二超声回波信号；

处理所述第一超声回波信号以获得所述目标对象的灰度图像，以及处理所述第二超声回波信号以获得所述目标对象的彩色血流图像；

其中，根据所述灰度图像对应的成像角度控制所述第二超声波束的声场范围内各发射扫描线的发射偏转角度和/或各接收线的接收角度。

根据本发明实施例的一种超声成像设备及方法，通过对彩色血流成像进行扩展，实现对B扩展图像的任一扩展区域进行彩色血流成像，扩展了彩色血流成像的扫描区域，从而实现彩色血流成像的扩展成像。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是本发明实施例的超声成像设备的结构框图示意图；

图2是一种聚焦超声波发射扫描的示例；

图3是一种偏转发射的平面波的示例；

图4是一种B图像和彩色血流图像的示例；

图5是一种B扩展图像和彩色血流图像的示例；

图6是根据本发明实施例的扩展灰度图像和彩色血流图像的示例；

图7是根据本发明另一实施例的取样门设置于扩展灰度图像中扩展区域的示例；

图8是根据本发明实施例的取样门设置于扩展灰度图像中扩展区域的示例；

图9是根据本发明实施例的一种超声成像方法的示意性流程图；

图10是根据本发明实施例的又一种超声成像方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

图1示出了本发明实施例的超声成像设备的结构框图示意图。如图1所示，超声成像设备包括超声探头1、发射电路2、接收电路4、波束合成电路5、处理器6、显示器7、发射/接收选择开关3以及存储器8。其中，发射电路2和接收电路4可以通过发射/接收选择开关3与超声探头1连接。

超声探头1通常包括多个阵元的阵列，且可以为线阵探头、凸阵探头或相控阵探头。在每次发射超声波时，超声探头1的所有阵元或者部分阵元参与超声波的发射。此时，这些参与超声波发射的阵元中的每个阵元或者每部分阵元分别受到发射脉冲的激励并分别发射超声波，这些阵元分别发射的超声波在传播过程中发生叠加，形成被发射到目标对象的合成超声波，例如，该合成超声波可以为向目标对象(例如人体)发射的超声波。

在超声成像过程中，发射电路2将经过延迟聚焦的具有一定幅度和极性的发射脉冲通过发射/接收选择开关3发送到超声探头1。超声探头1受发射脉冲的激励，向扫描目标对象发射超声波，经一定延时后接收从目标对象反射和/或散射回来的带有扫描目标的信息的超声回波，并将此超声回波重新转换为电信号。接收电路4接收超声探头1转换生成的电信号，获得超声回波信号，并将这些超声回波信号送入波束合成电路5。波束合成电路5对超声回波信号进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后将超声回波信号送入处理器6进行相关的处理。处理器6可以对波束合成后的超声回波信号进行处理，得到目标对象的超声图像。处理器6得到的超声图像可以存储于存储器8中。并且，超声图像可以在显示器7上显示。更详细的描述可以参见本说明书的后续实施例。

发射/接收选择开关3也可以被称为发送/接收控制器，其可以包括发送控制器和接收控制器，发送控制器用于通过发射电路2激励超声探头1向目标对象(例如人体)发射超声波；接收控制器用于通过超声探头1经由接收电路4接收从目标对象返回的超声回波。

处理器6可以是中央处理单元(CPU)、图像处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制超声成像系统中的其它组件以执行期望的功能。例如，处理器6能够包括一个或多个嵌入式处理器、处理器核心、微型处理器、逻辑电路、硬件有限状态机(FSM)、数字信号处理器(DSP)、图像处理单元(GPU)或它们的组合。

显示器7与处理器6连接，显示器7可以为触摸显示屏、液晶显示屏等；或者显示器7可以为独立于超声成像设备之外的液晶显示器、电视机等独立显示设备；或者显示器7可以是智能手机、平板电脑等电子设备的显示屏，等等。其中，显示器7的数量可以为一个或多个。显示器7可以显示处理器6得到的超声图像。此外，显示器7在显示超声图像的同时还可以提供给用户进行人机交互的图形界面，在图形界面上设置一个或多个被控对象，提供给用户利用人机交互装置输入操作指令来控制这些被控对象，从而执行相应的控制操作。例如，图形界面上显示图标，利用人机交互装置可以对该图标进行操作，用来执行特定的功能。

可选地，超声成像设备还可以包括显示器7之外的其他人机交互装置，其与处理器6连接，比如，处理器6可以通过外部输入/输出端口与人机交互装置连接，外部输入/输出端口可以是无线通信模块，也可以是有线通信模块，或者两者的组合。外部输入/输出端口也可基于USB、如CAN等总线协议、和/或有线网络协议等来实现。

其中，人机交互装置可以包括输入设备，用于检测用户的输入信息，该输入信息比如可以是对超声波发射/接收时序的控制指令，可以是对超声图像进行编辑和标注等的操作输入指令，或者还可以包括其他指令类型。输入设备可以包括键盘、鼠标、滚轮、轨迹球、移动式输入设备(比如带触摸显示屏的移动设备、手机等等)、多功能旋钮等等其中之一或者多个的结合。人机交互装置还可以包括诸如打印机之类的输出设备，例如以用于打印超声报告。

存储器8可以用于存储处理器执行的指令，用于存储接处理后的超声回波信号，用于存储超声图像，等等。存储器8可以为闪存卡、固态存储器、硬盘等。其可以为易失性存储器和/或非易失性存储器，为可移除存储器和/或不可移除存储器等。

应理解，图1所示的超声成像设备10所包括的部件只是示意性的，其可以包括更多或更少的部件。本发明对此不限定。

根据本发明实施例的超声成像设备10在运行时，可以提供相应的操作界面供操作人员进行操作，在上述操作界面中，可以包括各种控件，如，标识选框或者菜单栏等，使操作人员可以根据实际使用情况在操作界面上输入操作指令，以实现通过超声成像设备10进行超声成像。例如，可以包括B成像时扩展成像的成像角度设置框，用户可以在成像角度设置框内输入成像角度，实现不同扩展程度的扩展成像。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有多条程序指令，该多条程序指令被处理器6调用执行后，可执行本申请各个实施例中的超声成像方法中的部分步骤或全部步骤或其中步骤的任意组合。

在超声成像过程中，本发明的超声成像设备10可向目标对象发射聚焦超声波进行聚焦超声成像。如图2所示，通过控制参与超声波的发射的阵元被发射脉冲激励的时间之间的延时，可以使各个阵元发射的超声波在预定位置叠加，使得在该预定位置处超声波的强度最大，也就是使参与发射的各个阵元发射的超声波“聚焦”到该预定位置处，该聚焦的预定位置称为“焦点”，那么，所获得的合成的超声波是聚焦到该焦点处的“聚焦超声波”。聚焦超声成像模式下，超声探头1向目标对象先后发射多次聚焦超声波，多次聚焦超声波的总声场范围可覆盖目标对象，例如覆盖目标对象的感兴趣区域。本发明将多次发射的聚焦超声波称为超声波束，多次聚焦超声波的总声场范围即为该超声波束的声场范围，超声波束的声场范围内包括多条发射扫描线，各发射扫描线的发射偏转角度与各次发射的聚焦超声波的发射偏转角度相同。

超声探头1向目标对象发射聚焦超声波后，超声探头1可接收目标对象反射回来的超声回波，接收电路4接收超声探头1转换生成的电信号，获得超声回波信号，并将这些超声回波信号送入波束合成电路5。波束合成电路5对超声回波信号进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后将超声回波信号送入处理器6进行相关的信号处理，处理器6根据用户所需成像模式的不同，对信号进行不同的处理，以获得不同模式的图像数据，如B图像，B扩展图像，C图像，D图像等二维图像，或三维图像。

在一些实施例中，超声探头1通常包括多个阵元的阵列。在每次发射超声波时，超声探头1的至少一部分阵元参与超声波的发射。此时，这些参与超声波发射的阵元中的每个阵元或者每部分阵元分别受到发射脉冲的激励并分别发射超声波，这些阵元分别发射的超声波在传播过程中发生叠加，形成被发射到扫描目标的合成超声波，该合成超声波的方向即为超声波传播方向。

参与超声波发射的阵元可以同时被发射脉冲激励；或者，参与超声波发射的阵元被发射脉冲激励的时间之间可以有一定的延时。通过控制参与超声波的发射的阵元被发射脉冲激励的时间之间的延时，可改变上述合成超声波的传播方向。以下结合平面超声波说明如何改变合成超声波的传播方向。

线性排列的多个阵元同时给予电脉冲信号激励，各个阵元同时发射超声波，合成的超声波的传播方向与阵元排列平面的法线方向一致。生成的超声波为平面波，即平面超声波束，并且该平面超声波的传播方向与超声探头1的发射出超声波的表面大体垂直，即合成的超声波的传播方向与阵元排列平面的法线方向之间的角度为零度。但是，如果施加到各个阵元间的激励脉冲有一个时间延时，各个阵元也依次按照此时间延时发射超声波束，则合成的超声波的传播方向与阵元排列平面的法线方向就具有一定的角度，即为合成超声波的发射偏转角度，改变上述时间延时，也就可以调整合成超声波的发射偏转角度的大小和在合成超声波的扫描平面内相对于阵元排列平面的法线方向的偏转方向。例如，图3所示为一种偏转发射的平面波的示例，此时参与超声波的发射的各个阵元之间有预定的时延(即各阵元被发射脉冲激励的时间之间有预定的时延)，各个阵元被发射脉冲按照预定的顺序激励。生成的该平面超声波的传播方向与超声探头1的阵元排列平面的法线方向成一定的角度a，该角度即为合成超声波的发射偏转角度。通过改变时延时间，可以调整发射偏转角度a的大小。

无论是平面超声波、聚焦超声波还是发散超声波，均可以通过调整控制参与超声波的发射的阵元被发射脉冲激励的时间之间的延时，来调整合成超声波的传播方向与阵元排列平面的法线方向之间所形成的超声波的“发射偏转角度”。进一步地，聚焦成像模式下，通过调整发射的超声波的发射偏转角度，可以改变超声波束的声场范围以及声场范围内与每次发射的超声波对应的发射扫描线的发射偏转角度。

例如，图4为超声成像设备的B模式的发射扫描示意图，其中线阵探头多次发射的超声波的传播方向均与阵元排列平面垂直，多次发射的超声波的发射偏转角度均为0，此时的超声波束的声场范围为图示的矩形声场范围，对应形成矩形扫描区域，且矩形声场范围内各发射扫描线的发射偏转角度相同。图5为超声成像设备的B扩展模式的发射扫描示意图，其中线阵探头部分次数下发射的超声波相对于阵元排列平面的法线发生了偏转，且相邻发射的超声波的发射偏转角度不同，此时的超声波束的声场范围为图示的梯形声场范围，对应形成梯形扫描区域，且梯形声场范围内相邻发射扫描线的发射偏转角度不同。在实际应用中，用户可以任意决定根据本发明实施例的超声成像设备10的成像模式。例如，用户可以先选择B模式，根据B模式得到的B图像决定是否需要进行扩展成像，如果需要则选择B扩展模式，则超声成像设备10从B模式进入B扩展模式，得到目标对象的B扩展图像。用户还可以直接进入B扩展模式，得到目标对象的B扩展图像。

在一些实施例中，如图4所示，图4示出了一种B图像和彩色血流图像的示例。用户设置超声成像设备10为B模式和彩色血流模式(即C模式)进行成像，发射电路2将经过延迟聚焦的具有第一幅度和第一极性的第一发射脉冲、具有第二幅度和第二极性的第二发射脉冲分别分时通过发射/接收选择开关3发送到超声探头1。超声探头1受第一发射脉冲和第二发射脉冲的激励，向扫描的目标对象发射第一超声波束和第二超声波束，经一段时间后接收从目标对象反射回来的第一超声回波和第二超声回波，并将第一超声回波和第二超声回波转换为电信号；接收电路4接收超声探头1转换生成的电信号，获得第一超声回波信号和第二超声回波信号，并将这些第一超声回波信号和第二超声回波信号送入波束合成电路5。波束合成电路5对第一超声回波信号和第二超声回波信号进行对应的聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后将第一超声回波信号和第二超声回波信号送入处理器6分别进行B模式和C模式成像的信号处理得到B图像31，如所示出的方形的灰度图像，以及叠加在B图像31上显示的C图像32，如所示出的平行四边形的彩色血流图像。其中，第一发射脉冲和第二发射脉冲可以相同，也可以不同，在此不做限制。

上述B成像模式下，第一超声波束的声场范围对应的扫描区域近似为图4所示出的矩形形状，对应的B图像其图像区域也近似为矩形形状，该矩形扫描区域内各发射扫描线的发射偏转角度基本相同。根据该B图像，用户可能发现有些需要的区域没有在B图像中显示或者其他原因，决定对B图像模式的扫描区域进行扩展，则设置超声成像设备10进入B扩展模式，通过调整阵元发射超声波的激励延时调整发射扫描线的发射偏转角度，得到扩大的扫描区域，且扩大的扫描区域内发射扫描线的发射偏转角度可以不同。如图5所示，图5示出了一种B扩展成像和彩色血流成像的示例；即，超声成像设备10设置为B扩展成像模式和C模式进行成像，分别得到B扩展图像41，如所示出的梯形的扩展灰度图像，和C图像42，如所示出的平行四边形的彩色血流图像。即在B扩展成像模式下，第一超声波束的扫描区域相对于扩展前变大，增加了一部分扫描区域，例如如图所示，从图4的矩形扫描区域扩展为图5的梯形扫描区域。而此时，C模式的发射/接收参数并没有发生变换，仍然得到C图像42。相比于图4中所示的B模式的成像区域，B扩展成像的扫描区域增加了左右两部分扩展区域，B扩展图像的图像区域对应原B图像也增加了左右两部分扩展区域，即B扩展图像的扩展区域是指对于相同的目标对象得到的B扩展图像比B图像增加的图像区域，如图5所示，梯形的扩展灰度图像中区域411和412均为梯形的扩展灰度图像的扩展区域。

由图5可知，因为受到探头(尤其线阵探头)及其扫描/接收方式的限制，C模式的成像范围并没有发生变化，所得到的彩色血流图像无法与B扩展图像完全匹配，尤其对于B扩展图像的扩展区域，不能进行C模式成像，这极大影响了超声检测的效率以及检测结果的准确率。基于这个考虑，可以对第二超声波束的激励时间的延时进行控制以控制第二超声波束的发射扫描线的发射偏转角度，和/或对第二超声回波的接收延迟时间进行控制以控制接收线的接收角度，从而扩展C模式的声场范围，使得C模式下得到的彩色血流图像可以与B扩展图像相匹配，实现可以在B扩展图像的任意区域、尤其是任一扩展区域显示C图像。

如图6所示，图6示出根据本发明实施例的扩展灰度成像和彩色血流成像的示例，图6也可视为是根据本发明实施例的扩展灰度图像和彩色血流图像的示例。处理器6可以处理第一超声回波信号以获得目标对象的扩展灰度图像51，以及处理第二超声回波信号以获得目标对象位于扩展灰度图像的任一扩展区域的彩色血流图像52(C图像)；以及显示器可以显示扩展灰度图像51以及位于扩展灰度图像的任一扩展区域的彩色血流图像52。在一示例中，部分的彩色血流图像52位于扩展灰度图像51的扩展区域。

图6中彩色血流图像52可至少部分位于扩展灰度图像51的扩展区域512，调整成像位置后也可位于扩展区域511中，使得超声成像设备不仅可提供丰富的组织结构信息，还可同步扩展得到更多的血流信息，充分利用扩展成像的扩展成像区域。处理器6可通过控制C模式下超声成像的扫描区域和/或成像区域，使超声成像设备可对扩展灰度图像的扩展区域进行彩色血流成像。一些示例中，处理器6可通过控制第二超声波束的发射偏转角度控制C模式下超声成像的扫描区域，例如控制第二超声波束的声场范围内至少两个发射扫描线的发射角度。一些示例中，处理器6可控制C模式下发射的第二超声波相对于阵元排列平面的法线可具有两个偏转方向，从而在扩展灰度图像的任一扩展区域进行彩色血流成像。一些示例中，处理器6可通过控制第二超声回波信号的接收延迟时间控制C模式下超声成像的成像区域，例如通过接收延迟时间的控制来控制第二超声波束的声场范围内至少两个接收线的接收角度。

进一步地，在一些示例中，处理器6可以根据扩展灰度图像对应的成像角度控制第二超声波束的声场范围内各发射扫描线的发射偏转角度，来得到位于扩展灰度图像的任一扩展区域的彩色血流图像。具体到探头激励的控制时，处理器6根据成像角度和参与发射的探头阵元的位置(即发射孔径)计算第二超声波束的发射偏转角度。在一些示例中，处理器6也可以根据扩展灰度图像对应的成像角度控制第二超声波束的声场范围内各接收线的接收角度，从而得到位于任一扩展区域的彩色血流图像。具体到接收延迟时间的控制时，处理器6根据成像角度和参与接收的探头阵元的位置(即接收孔径)计算第二超声回波信号的聚焦延迟时间。

其中，扩展灰度图像对应的成像角度可以指扩展成像下各发射扫描线与阵元排列平面的法线之间的最大夹角(发射偏转角度)；或者可以是扩展成像下接收线与阵元排列平面的法线之间的最大夹角(接收角度)，结合图6，扩展灰度图像对应的成像角度可以指扩展灰度图像的两侧边界中的任意一个与阵元排列平面的法线之间的夹角，如图6所示，扩展灰度图像51对应的成像角度可以是β。

对应到B扩展模式，该模式下的成像角度可以指B扩展成像的扫描区域的两侧边界与阵元排列平面的法线之间的夹角，且取两夹角中的偏大值，所得偏大值的夹角为发射扫描线与阵元排列平面的法线之间的最大夹角；该模式下的成像角度也可以指B扩展成像的成像区域的两侧边界与阵元排列平面的法线之间的夹角，且取两夹角中的偏大值，所得偏大值的夹角为接收线与阵元排列平面的法线之间的最大夹角。B扩展模式下的扫描区域的范围/形状等可以调整，即B扩展模式下扩展灰度图像对应的该成像角度可以根据用户需求调整。根据该成像角度进一步控制C模式下第二超声波束的发射扫描线的发射偏转角度和/或接收线的接收角度，可以确保获得相匹配的B扩展图像和彩色血流图像。

为了获得扩展区域的彩色血流图像，可以使C模式下第二超声波束的声场范围至少覆盖扩展区域，也就是说，第二超声波束的声场范围可以和扩展灰度图像的扩展区域相匹配，也可以大于扩展灰度图像的扩展区域。

具体来说，处理器6获取扩展灰度图像对应的成像角度，并可根据该成像角度计算第二超声波束的各发射扫描线的发射偏转角度，以将第二超声波束的平行发射方式改变为类似于凸阵探头或相控阵探头的发射方式，使得第二超声波束的各发射扫描线的发射聚焦点F位于超声探头的后方，从而扩展第二超声波束的声场范围对应的扫描区域。

其中，处理器根据扩展灰度图像对应的成像角度，调整第二超声波束的声场范围内各发射扫描线的发射偏转角度，使得声场范围内至少两个发射扫描线的发射偏转角度不同。图6中，第二超声波束的声场范围内相邻发射扫描线的发射偏转角度不同，且发射扫描线相对于阵元排列平面的法线方向具有两个偏转方向，最终形成与B扩展成像下第一超声波束的声场范围形状近似的梯形扫描区域。在未图示的示例中，第二超声波束的声场范围内各发射扫描线的发射偏转角度也可以均不相同，从而得到近似直角梯形、不规则四边形的扫描区域。

在一个示例中，第二超声波束的声场范围内各发射扫描线的最大发射偏转角度与扩展灰度图像对应的成像角度相同，该发射偏转角度的控制方式，可以使得彩色血流图像至少与扩展灰度图像的一个扩展区域相匹配，在利用扩展区域的同时，也不会造成发射资源的浪费。

结合图6，第二超声波束的发射扫描线的发射偏转角度可调整至与扩展灰度图像对应的成像角度β相同，第二超声波束扫描成像得到的彩色血流图像可以位于扩展灰度图像的任一扩展区域，且彩色血流图像的边界可与任一扩展区域的至少部分边界重合，最大程度地既利用了扩展区域又节约了发射资源。

结合图7，第二超声波束的发射扫描线C1的发射偏转角度与扩展灰度图像对应的成像角度β相同，第二超声波束扫描成像得到的彩色血流图像62可以位于扩展灰度图像的扩展区域611处，且彩色血流图像62的边界可与扩展区域611至少部分边界重合。也可将图7中的发射扫描线C2的发射偏转角度调整为与扩展灰度图像对应的成像角度β相同，从而可得到与扩展区域612相匹配的彩色血流图像。

在一个示例中，超声成像设备在C模式下，能够以相对于阵元排列平面的法线而言两个不同的偏转方向发射超声波，通过两个不同偏转方向的超声波的组合，可以得到能够适应于扩展灰度图像的任一扩展区域的声场范围。虽然上述示例中描述处理器6根据扩展灰度图像对应的成像角度控制第二超声波束的发射扫描，但可以理解的，该基于成像角度进行的控制并不用于将本发明限制为彩色血流图像仅能与扩展区域的边界重合，相反地，位于扩展区域上的至少部分彩色血流图像与扩展区域的边界之间也可以具有一定宽度和/或一定角度的非重合区域。

进一步地，第二超声波束的扫描区域扩展至扩展灰度图像的扩展区域时，处理器6可以沿用C模式原来的接收方式(例如图4)控制聚焦延时，但该接收方式不足以充分利用扫描区域内的数据，成像效率不高。在一些示例中，第二超声波束的扫描区域扩展时，处理器6进一步通过控制第二超声回波信号的接收延迟时间，控制第二超声波束的声场范围内接收线的接收角度，对第二超声回波信号进行波束合成处理，据此得到扩展的彩色血流图像。该示例中通过发射过程和接收过程的共同调节，扩展彩色血流成像的成像范围，提高超声成像效率。

在一些示例中，处理器6确定参与第二超声波束的回波接收的阵元数量和位置(即接收孔径)，并调节各阵元根据超声回波得到的超声回波信号的聚焦延时，形成在第二超声波束的声场范围内分布的接收线，聚焦延时改变，接收线的分布位置和接收角度发生改变。接收线的接收角度是指接收线与阵元排列平面的法线之间的夹角。如图6所示，发射扫描线C1和C2所在的位置，也可以是接收线R1和R2所在的位置。

另外，无论是平面超声波、聚焦超声波还是发散超声波，均可以通过调整阵元的接收延迟时间，来调整超声波的声场范围内接收线与阵元排列平面的法线方向之间所形成的“接收角度”。进一步地，在一些示例中，为得到扩展区域的彩色血流图像，处理器6也可无需调整C模式下的发射扫描方式，仅控制第二超声回波信号的接收延迟时间，通过控制C模式下超声成像的接收线的接收角度来得到扩展区域的彩色血流图像。此时C模式下的发射过程可以是聚焦成像模式、平面波成像模式或发散波成像模式，无论是何种成像模式或成像参数，只要所发射的超声波的声场范围能覆盖扩展区域，则可以通过控制第二超声回波信号的接收延迟时间，进而调整声场范围内接收线的布局方式(例如接收角度)，来实现扩展区域的彩色血流成像。

例如，第二超声波束的发射过程沿用图4的发射过程，仅向一个方向偏转，但通过发射孔径的选择，第二超声波束的声场范围覆盖部分的扩展区域，称为重合声场范围。此时，通过控制重合声场范围内的接收线的接收角度，同样可以得到扩展区域的彩色血流图像。接收线的调节方式如上所述，可通过控制参与接收的各阵元的接收延迟时间，在重合声场范围内形成接收线。该方式虽然可实现扩展区域的彩色血流成像，但C模式下的接收过程仅接收部分回波，成像效率受限。

在一些实施例中，处理器6可以控制第二超声波束与第一超声波束的成像参数相同。具体来说，处理器6可以根据扩展灰度图像对应的成像角度控制第二超声波束的发射偏转角度与得到所述扩展灰度图像的所述第一超声波束的发射偏转角度相同；和/或，控制所述第二超声回波信号的接收延迟时间与得到所述扩展灰度图像的第一超声回波信号的接收延迟时间相同。

在实际操作中，针对整个扫描范围做B模式扫描得到扫描区域的B图像或B扩展图像，但很少同时对同样大小的区域进行C模式扫描，而是设置一个小于B扫描区域的取样框来做C模式扫描。这是由系统的硬件限制以及帧频等参数决定的。为了通过频率变化的信息来获得血流的速度和方向，比起B模式扫描而言，C模式扫描每条声束方向要反复发射多个脉冲，再用这些脉冲返回的数据来做壁滤波和自相关处理获得血流相关信息。这样就相当于增加了多倍左右的发射接收操作，会使得帧频大幅度下降，降低了超声图像的实时性。而事实上在超声图像中，绝大部分是组织，只有很少的血流信息，采用彩色血流成像的时候往往关注的就是一个血管或者某个小区域的血流分布。那么只要能准确找到这个区域并设置取样框，然后对取样框内区域进行C模式扫描即可。这样可以大幅度节省硬件和计算资源，同时也不会影响需要的医学信息。

继续参见图5，彩色血流图像52实际上就是一个取样框的彩色血流图像，在正式扫描之前已经通过超声成像设备10默认或者人工预设一个取样框尺寸，通常该尺寸小于B模式/B扩展模式的扫描区域面积，形状和大小也依照测量部位有所不同。不同部位，不同扫描模式可以有不同的取样框预设，比如颈部通常是线阵扫描，扫描区域为矩形，取样框则为矩形或者平行四边形。腹部多用凸阵，扫描区域为扇形，所以预设的取样框也是这个形状。

在一些实施例中，根据本发明实施例的超声成像设备10进入C成像模式时，超声成像设备10的系统会给用户提供一个取样框(ROI框)，该取样框有一个初始位置，用户可以根据B图像或B扩展图像，决定是否要调整取样框的位置，在用户定位好该取样框后，取样框的大小、位置、形状等信息会存储到超声成像设备10的系统中，用户启动C模式扫描时，超声成像设备10根据取样框的大小、位置、形状、扩展B成像的成像角度调节阵元的发射偏转角度和/或接收延迟时间。所以，当用户调节和设定取样框的位置、大小等参数后，超声成像设备10根据用户的需求，让C模式成像时的超声声场聚焦到取样框的范围内，从而得到取样框内的彩色血流图像，并由显示器进行显示。

在一些实施例中，显示器可以显示用户设置的取样框，所述取样框可以位于扩展灰度图像的任一区域，例如可以至少部分位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域，所述彩色血流图像位于所述取样框内。

在一些实施例中，如图5所示，所述第一超声波束的第一扫描区域为梯形扫描区，所述取样框为梯形取样框，第二超声波束的第二扫描区域对应也为梯形扫描区，所述梯形扫描区的外形与所述梯形取样框的外形大致相同。可替代地，所示取样框还可以是方形，圆形或平行四边形，在此不做限制。

在一些实施例中，处理器6获取用户设置的所述彩色血流图像的取样框参数；并基于所述扩展灰度图像对应的成像角度和所述取样框参数控制所述第二超声波束的第二扫描区域。

在一些实施例中，处理器6根据所述第二超声回波信号计算所述取样框内的血流信号参数；所述显示器显示所述取样框内的所述彩色血流图像和/或所述血流信号参数。

具体来说，处理器6根据扩展灰度图像对应的成像角度扩展彩色血流成像模式的扫描范围，使B扩展模式与彩色血流成像模式的扫描范围相匹配；根据取样框的参数，将彩色血流成像模式的扫描区域限定在取样框中，从而得到取样框中的血流图像和血流信号参数以进行显示；而取样框可以设置于扩展灰度图像的任意位置，尤其是扩展区域。

在一些实施例中，所述取样框参数包括如下至少一种：取样框尺寸、取样框位置、取样框角度、取样框形状、取样门位置、取样门大小。

在一些实施例中，如图6所示，图6示出了根据本发明实施例的取样门设置于扩展灰度图像中扩展区域的示例。用户通过将超声探头置于目标对象的体表，可得到相应部位的超声图像。此时，在超声成像界面显示的当前帧所对应的超声图像中找出血流区域。为了定量计算血流速度，可在该血流区域内的某一位置处设定取样门(例如PW取样门)。将取样门置于待测血流的位置，然后启动PW(脉冲多普勒)扫描模式，该模式下，通过向被测对象发射多普勒脉冲并接收回波信号，经信号处理模块的处理，可以得到该待测血流的频谱图像。进一步地，可以通过显示器显示该频谱图像。

参见图9，根据本发明实施例的一种超声成像方法70，包括：

步骤S71，激励探头向目标对象发射第一超声波束和第二超声波束；

步骤S72，控制探头接收从目标对象返回第一超声波束的超声回波以获得第一超声回波信号，以及第二超声波束的超声回波以获得第二超声回波信号；

步骤S73，处理第一超声回波信号以获得目标对象的扩展灰度图像，以及处理第二超声回波信号以获得彩色血流图像，其中至少部分的彩色血流图像位于扩展灰度图像的任一扩展区域；

步骤S74，显示扩展灰度图像以及位于扩展灰度图像的任一扩展区域的彩色血流图像。

参见图10，根据本发明实施例的一种超声成像方法80，包括：

步骤S81，激励线阵探头向目标对象发射第一超声波束和第二超声波束；

步骤S82，控制线阵探头接收从目标对象返回第一超声波束的超声回波以获得第一超声回波信号，以及第二超声波束的超声回波以获得第二超声回波信号；

步骤S83，处理第一超声回波信号以获得目标对象的灰度图像，以及处理第二超声回波信号以获得目标对象的彩色血流图像；

步骤S84，根据灰度图像对应的成像角度控制第二超声波束的声场范围内发射扫描线的发射偏转角度和/或第二超声波束的声场范围内接收线的接收角度。

可选地，

根据所述灰度图像对应的成像角度控制所述第二超声波束的声场范围内各发射扫描线的发射偏转角度和/或各接收线的接收角度，包括：

控制所述第一超声波束的发射偏转角度和/或所述第一超声回波信号的接收延迟时间以扩展所述灰度图像得到扩展灰度图像；

根据所述扩展灰度图像对应的成像角度控制所述第二超声波束的各发射扫描线的发射偏转角度和/或各接收线的接收角度。

可选地，所述第二超声波束的声场范围内各发射扫描线具有至少两个不同的发射偏转角度；和/或，所述第二超声波束的声场范围内各接收线具有至少两个不同的接收角度。可选地，所述第二超声波束的声场范围内相邻发射扫描线的发射偏转角度不同；和/或，所述第二超声波束的声场范围内相邻接收线的接收角度不同。可选地，所述第二超声波束的发射扫描线的最大发射偏转角度与所述扩展灰度图像对应的成像角度相同；和/或，所述第二超声波束的接收线的最大接收角度与所述扩展灰度图像对应的成像角度相同。具体如何控制发射扫描线的发射偏转角度或接收线的接收角度，在上文中已有说明，在此不再重复说明。另外，本发明中所描述的接收线并不必然是连续线条，也可以是声场范围内的多个离散采样点或多个离散线段；接收线也并不必然是直线，也可以是曲线，例如平滑曲线、折线、两者的而结合、直线与两者和两者任一的结合等。

可选地，方法还包括：显示扩展灰度图像和彩色血流图像，其中彩色血流图像位于扩展灰度图像上的任意位置。

可选地，彩色血流图像位于扩展灰度图像上的至少部分的任一扩展区域。

可选地，方法还包括：显示用户设置的取样框，取样框至少部分位于扩展灰度图像的任一扩展区域，彩色血流图像位于取样框内。

可选地，第一超声波束的第一扫描区域为梯形扫描区，取样框为梯形取样框，梯形扫描区的外形与梯形取样框的外形大致相同。

可选地，方法还包括：

根据第二超声回波信号计算取样框中的血流信号参数，并显示血流信号参数和取样框内的彩色血流图像。

可选地，所方法还包括：

获取用户设置的彩色取样图像的取样框参数；

基于扩展灰度图像对应的成像角度和取样框参数控制第二超声波束的第二扫描区域。

可选地，述取样框参数包括如下至少一种：取样框尺寸、取样框位置、取样框角度、取样框形状、取样门位置、取样门大小。

可选地，方法还包括：

当用户扩展取样框尺寸时，根据第二超声回波信号计算扩展后的取样框内的血流信号参数，并显示血流信号参数和/或扩展后的取样框内的彩色取样图像。

综上所述，根据本发明实施例的一种超声成像设备及方法，通过在B扩展成像中根据探头的阵元位置和B扩展图像的扩展角度计算阵元的发射线角度和接收超声回波信号的延迟时间，从而实现对B扩展图像的扩展区域进行彩色血流成像，扩展了彩色血流图像的扫描区域，避免彩色血流成像受到探头及其扫描方式的限制，提高了彩色血流成像的效率

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (25)

1.一种超声成像设备，其特征在于，包括：

线阵探头；

发射电路，所述发射电路激励所述线阵探头向目标对象发射第一超声波束和第二超声波束；

接收电路，所述接收电路控制所述线阵探头接收从所述目标对象返回所述第一超声波束的超声回波以获得第一超声回波信号，以及第二超声波束的超声回波以获得第二超声回波信号；

处理器，所述处理器处理所述第一超声回波信号以获得所述目标对象的扩展灰度图像，以及处理所述第二超声回波信号以获得所述目标对象的彩色血流图像，至少部分的所述彩色血流图像位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域；以及

显示器，所述显示器显示所述扩展灰度图像以及至少部分位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域的所述彩色血流图像。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器还执行如下步骤：根据所述扩展灰度图像对应的成像角度控制所述第二超声波束的声场范围内各发射扫描线的发射偏转角度。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第二超声波束的声场范围内相邻发射扫描线的发射偏转角度不同；或，所述第二超声波束的发射扫描线的最大发射偏转角度与所述扩展灰度图像对应的成像角度相同。

4.根据权利要求1至3任一项所述的设备，其特征在于，所述处理器还执行如下步骤：根据所述扩展灰度图像对应的成像角度控制所述第二超声波束的声场范围内各接收线的接收角度。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述处理器通过控制所述第二超声回波信号的接收延迟时间控制所述第二超声波束的声场范围内各接收线的接收角度。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第二超声波束的声场范围内相邻接收线的接收角度不同；或，所述第二超声波束的声场范围内的接收线的最大接收角度与所述扩展灰度图像对应的成像角度相同。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其特征在于，所述显示器还用于显示用户设置的取样框，所述取样框至少部分位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域，所述彩色血流图像位于所述取样框内。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第一超声波束的第一扫描区域为梯形扫描区，所述取样框为梯形取样框，所述梯形扫描区的外形与所述梯形取样框的外形大致相同。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其特征在于，所述处理器还执行如下步骤：

获取用户设置的所述彩色血流图像的取样框参数；

基于所述扩展灰度图像对应的成像角度和所述取样框参数控制所述第二超声波束的第二扫描区域。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述取样框参数包括如下至少一种：取样框尺寸、取样框位置、取样框角度、取样框形状、取样门位置、取样门大小。

11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理器还执行如下步骤：根据所述第二超声回波信号计算所述取样框内的血流信号参数；所述显示器显示所述取样框内的所述彩色血流图像和/或所述血流信号参数。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的设备，其特征在于，所述处理器还用于获取取样门，所述取样门位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域内；所述显示器还用于显示所述任一扩展区域内的取样门。

13.一种超声成像的方法，其特征在于，包括：

激励探头向所述目标对象发射第一超声波束和第二超声波束；

控制所述探头接收从所述目标对象返回所述第一超声波束的超声回波以获得第一超声回波信号，以及第二超声波束的超声回波以获得第二超声回波信号；

处理所述第一超声回波信号以获得所述目标对象的扩展灰度图像，以及处理所述第二超声回波信号以获得所述目标对象的彩色血流图像，其中至少部分的所述彩色血流图像位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域；

显示所述扩展灰度图像以及所述彩色血流图像。

14.一种超声成像方法，其特征在于，包括：

激励线阵探头向目标对象发射第一超声波束和第二超声波束；

控制所述线阵探头接收从所述目标对象返回所述第一超声波束的超声回波以获得第一超声回波信号，以及第二超声波束的超声回波以获得第二超声回波信号；以及

处理所述第一超声回波信号以获得所述目标对象的灰度图像，以及处理所述第二超声回波信号以获得所述目标对象的彩色血流图像；

其中，根据所述灰度图像对应的成像角度控制所述第二超声波束的声场范围内各发射扫描线的发射偏转角度和/或各接收线的接收角度。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，根据所述灰度图像对应的成像角度控制所述第二超声波束的声场范围内各发射扫描线的发射偏转角度和/或各接收线的接收角度，包括：

控制所述第一超声波束的发射偏转角度和/或所述第一超声回波信号的接收延迟时间以扩展所述灰度图像得到扩展灰度图像；

根据所述扩展灰度图像对应的成像角度控制所述第二超声波束的各发射扫描线的发射偏转角度和/或各接收线的接收角度。

16.根据权利要求13或15所述的方法，其特征在于，所述第二超声波束的声场范围内各发射扫描线具有至少两个不同的发射偏转角度；和/或，所述第二超声波束的声场范围内各接收线具有至少两个不同的接收角度。

17.根据权利要求13或15所述的方法，其特征在于，所述第二超声波束的声场范围内相邻发射扫描线的发射偏转角度不同；和/或，所述第二超声波束的声场范围内相邻接收线的接收角度不同。

18.根据权利要求13或15所述的方法，其特征在于，所述第二超声波束的发射扫描线的最大发射偏转角度与所述扩展灰度图像对应的成像角度相同；和/或，所述第二超声波束的接收线的最大接收角度与所述扩展灰度图像对应的成像角度相同。

19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：显示所述扩展灰度图像和所述彩色血流图像，其中所述彩色血流图像位于所述扩展灰度图像上的任意位置。

20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，至少部分的所述彩色血流图像位于所述扩展灰度图像上的任一扩展区域。

21.根据权利要求13和15-20中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：显示用户设置的取样框，所述取样框至少部分位于所述扩展灰度图像的任一扩展区域，所述彩色血流图像位于所述取样框内。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一超声波束的第一扫描区域为梯形扫描区，所述取样框为梯形取样框，所述梯形扫描区的外形与所述梯形取样框的外形大致相同。

23.根据权利要求13和15-20中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取用户设置的所述彩色血流图像的取样框参数；

基于所述扩展灰度图像对应的成像角度和所述取样框参数控制所述第二超声波束的第二扫描区域。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述取样框参数包括如下至少一种：取样框尺寸、取样框位置、取样框角度、取样框形状、取样门位置、取样门大小。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当用户扩展所述取样框尺寸时，根据所述第二超声回波信号计算扩展后的取样框内的血流信号参数，并显示所述血流信号参数和/或所述扩展后的取样框内的所述彩色血流图像。

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