CN113616245A - 一种基于多频超声换能器的成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于多频超声换能器的成像方法，多频超声换能器包括第一换能器组件和第二换能器组件，第二换能器组件包括两个及以上的换能器，第二换能器组件的频率低于第一换能器组件的频率，第一换能器组件形成多频超声换能器的高频单元，第二换能器组件形成多频超声换能器的低频单元，高频单元和低频单元的结构均为阵列型，低频单元排列在高频单元的两侧或周围，高频单元用于进行高频超声波信号的发射或接收；在第一成像模式中，至少一部分低频单元用于发射超声波激励信号，高频单元进行超声回波信号的接收，此时，高频单元接收的超声微泡谐波信号为高次谐波信号，对该高次谐波信号进行处理，用于提高包含微泡的超声血流图像的清晰度。

Description

一种基于多频超声换能器的成像方法及系统

技术领域

本发明涉及超声波成像技术领域，尤其涉及一种基于多频超声换能器的成像方法及系统。

背景技术

超声成像利用超声和组织或超声造影剂的相互作用产生的声信号来确定某些物理参量在组织中的分布(如回波强度，多普勒平移，声衰减等)来反演得到组织结构的图像，为医生进行诊断提供直接的依据。目前就使用的成像参量来看，超声成像主要有：脉冲回波式成像，透射式成像，多普勒成像，弹性成像等。

到目前所应用的成像模式中，B型成像技术最为成熟，应用最为广泛。早期的超声成像技术都是基于线性声学原理。线性声学是建立在小振幅假设基础上的，具体的要求是与介质的静压强、声速、声波波长、静密度相比，声压、质点振动速度、质点振动位移、密度起伏均为小量。非线性声学的研究表明声波在介质中的传播是和液体中的气泡的振动是非线性的，声波在介质中传播和气泡的振动会产生谐波信号。从九十年代开始，学界开始利用由生物组织和超声造影剂的非线性效应而产生的谐波信号来成像，即谐波成像技术。

根据谐波成像中所利用的频带信号可分为二次谐波成像，超谐波成像，分谐波成像。根据谐波产生的来源的不同，谐波成像技术可以划分为组织谐波成像或自然谐波成像，造影剂谐波成像。组织谐波成像是利用入射声波在组织中传播时由于波形畸变产生的谐波信号。造影剂谐波成像是利用超声造影剂微气泡在入射声波的激励下非线性振动产生的谐波，造影剂微气泡的非线性振动能产生比组织的非线性传播更多的谐波成份。

与传统的基波成像相比，谐波成像具有许多优点：

首先，谐波成像能有效的减少的近场伪像。大量针对声场分布的仿真和实验研究表明谐波在近场区域的强度远低于基波强度。在生物组织的结构中，浅层有多层不同的组织。这些组织的成份不同，声阻抗差异较大，声波入射后在这些多层组织间容易发生多次的反射，从而产生伪像。谐波成像由于在近场区域强度很低，在近场区域谐波的多次反射会很微弱，所以谐波成像的近场伪像会减少很多。

第二，谐波成像具有更好的横向分辨率和对比度。对声场分布的仿真和实验表明，谐波声束的宽度比基波声束窄，旁瓣水平更低，从而具有更好的横向分辨率和对比度。

第三，谐波成像有更好的聚焦特性。超声成像为了提高穿透深度常常对声束进行聚焦。无论是采用凹形换能器几何聚焦还是相控阵换能器电子延时叠加聚焦，其都是在均一的介质中才能取得最理想的聚焦效果。生物组织由多种成份构成，且形态复杂，不同的区域可能具有不同的声速，一个波阵面经过组织时可能一部分前进得快，另一部分前进得慢，这就带来了额外的相位差，影响了聚焦的效果。这种额外的相位差正比于声波的频率，如果采用二次谐波成像和超谐波成像，可以降低发射的频率，减少这些额外的相位差，改善聚焦的效果。

超声造影成像已经发展了很多年了，其目的在于放大来自血液中的信号。超声造影成像是将包含有空气或其他低溶解性气体的造影剂以注射的方式进入实验动物体内或人体内，注射入造影剂的目的是为了增强来自于血液的散射信号。声波在组织中传播时，遇到规则界面，声波会发生反射和折射，即线性传播；遇到非规则界面，可发生波形畸变，谐波成分增多，声衰减系数增大，即非线性传播。超声造影剂具有较强的非线性信号特点，探头发射声波，声波通过造影剂产生非线性传播，波形畸变，谐波成分明显增多，相比之下其他组织谐波成分甚少。微气泡产生的背向散射信号中不仅含有谐波成分(其中两倍于基波频率的谐波称为二次谐波)。在接受回波时，人为抑制基波，重点接收一次谐波信号，从而使背向散射信号的信噪比值大大增加。利用超声造影剂的特性，以某一频率发射，而以2倍于发射频率的频率接收，由造影剂产生的二次谐波信号，即二次谐波成像技术。

目前生物组织二次谐波成像以及基于超声造影剂的二次谐波成像已成为现代B超诊断仪的重要功能，但二次谐波成像技术有一定的局限：(1)二次谐波与基波的频带较近，要求发射端有较宽的带宽；(2)二次谐波成分相对于基波成分能量较小，从而对接收端的灵敏度和动态范围有较高的要求以保证接收信号的信噪比。三次及以上的高次谐波成像与基带相隔较远且波束更窄，其能量较二次谐波更低。但利用3阶及以上的高次谐波成分合成的超谐波图像更清晰且对比度明显优于二次谐波的图像。

目前仅采用气泡的二次谐波散射来可视化对比度气泡。这主要有两个原因。首先，与其它高次谐波散射相比，气泡的二次谐波散射最为强烈；其次，当前成像阵列传感器的频率带宽一般限制在中心频率的70-80％。因此，不允许在不牺牲分辨率和灵敏度的情况下实现更高的谐波成像(第三次、第四次或第五次等)，如何提高图像质量又提高信噪比成为了谐波成像的重要课题。

发明内容

有鉴于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种基于多频超声换能器的成像方法及系统。

具体地，所述多频超声换能器包括第一换能器组件和第二换能器组件，所述第二换能器组件包括两个及以上的换能器，所述第二换能器组件的频率低于所述第一换能器组件的频率，所述第一换能器组件形成所述多频超声换能器的高频单元，所述第二换能器组件形成所述多频超声换能器的低频单元，所述高频单元和所述低频单元的结构均为阵列型，所述低频单元排列在所述高频单元的两侧或周围，所述高频单元用于进行高频超声波信号的发射或接收；在第一成像模中，至少一部分所述低频单元同时用于发射超声波激励信号；所述高频单元进行超声回波信号的接收，此时，所述高频单元接收的超声微泡回波信号为高次谐波信号，对所述高次谐波信号进行处理，用于提高包含微泡的超声血流图像的清晰度。

所述低频单元包括第一低频单元和第二低频单元，所述第一低频单元和所述第二低频单元具有相同或不同的中心频率。

多个所述低频单元同时用于发射所述超声波激励信号，多个所述低频单元聚焦于同一点；或，所述低频单元聚焦于多个点。多个低频单元聚焦于同一点可得到同一位置的不同基波频率对应的高次谐波信号，低频单元聚焦于多个点时多频超声换能器可以得到不同位置的不同基波频率对应的高次谐波信号。

所述第一低频单元的中心频率等于或低于所述第二低频单元的中心频率，所述第一低频单元用于发射所述超声波激励信号，所述第二低频单元和所述高频单元用于进行超声波回波信号接收，或，所述第一低频单元和所述第二低频单元用于发射所述超声波激励信号，所述高频单元用于进行超声波回波信号接收。多频超声换能器可接收来自同一位置的不同次谐波信号。

在上述成像方式的基础上，可以使用一种反向脉冲激励的方式进行激励信号发射：发射所述超声波激励信号时，所述低频单元连续发射两次或三次，所述超声微泡回波信号经过处理可消除基波和奇次谐波成分，增强所述高次谐波信号的能量。

具体地，可以是发射所述超声波激励信号的所述低频单元的数量为一个，所述低频单元连续发射两次或三次具有相反相位的所述超声波激励信号；也可以是发射所述超声波激励信号的所述低频单元的数量为两个，两个所述低频单元同时发射具有相反相位的所述超声波激励信号。在本发明中，采用这种信号用来激励发射超声波激励信号的低频单元，由于谐波信号是由传播介质的非线性产生，因此谐波信号本身就是非线性回波，使用这种激励方式可使接收换能器接收到更强的谐波信号。

所述多频超声换能器用于激励微泡产生谐波信号时：在所述第一成像模式中，所述低频单元用于激励微泡产生谐波信号，所述低频单元发射的所述超声波激励信号接近微泡的谐振频率，所述高频单元用于接收所述微泡产生的超谐波信号；所述高频单元的中心频率与所述微泡产生的高次谐波频率相近，所述高频单元用于获取所述微泡产生的高次谐波信号，所述高次谐波信号能够用于提取血流信号；低频单元发射的激励信号接近微泡的谐振频率，可以使微泡振动效率最高，进而产生高次谐波，高频单元的中心频率与接收到高次谐波类似，因此可以最大提供接收灵敏度。或，在第二成像模式中，所述高频单元用于发射所述超声波激励信号，所述低频单元用于接收所述超声微泡回波信号，此时，所述超声微泡回波信号为次谐波信号，对所述次谐波信号进行处理，用于提高包含微泡的超声血流图像的清晰度，优选地，所述第一低频单元的中心频率等于或低于所述第二低频单元的中心频率，所述高频单元用于发射所述超声波激励信号，所述第一低频单元和所述第二低频单元用于进行超声回波信号接收。

所述多频超声换能器的阵元排布方向为X方向，所述多频超声换能器的不同频率分布方向为Y方向，通过所述多频超声换能器的声透镜，在所述Y方向与波束传播方向形成的平面内实现单点或多点聚焦，调节所述多频超声换能器的激励系统的电子波束合成，在所述X方向与所述波束传播方向所形成的平面实现不同深度的聚焦。结合上述聚焦方式，可以是成像区域的超谐波回波信号最强，图像质量最好。

可选地，所述多频超声换能器的阵元排布为线型阵列；或，所述多频超声换能器的阵元排布为面型阵型。

本发明还提供了一种基于多频超声换能器的成像系统，用于执行上述基于多频超声换能器的成像方法，所述基于多频超声换能器的成像系统包括：超声波发射模块，超声回波信号接收模块和控制模块；

所述超声波发射模块用于激励所述多频超声换能器发射超声波激励信号；

所述超声回波信号接收模块用于控制所述多频超声换能器接收超声波回波信号；

所述控制单元连接并控制所述超声波发射模块和所述超声回波接收模块。

综上所述，本发明的多频超声换能器的成像方法及系统具有以下有益效果：以选择运用不同的方案实现多种发射模式进行成像，使得成像更具灵活性和功能性。进一步，本发明的成像方案能够得到同一位置的不同基波频率对应的高次谐波性、不同位置的不同基本频率对应的高次谐波信号、同一位置的不同次谐波信号等，能够满足不同的成像需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的基于多频超声换能器的成像方法所运用的一种多频超声换能器的结构示意图；

图2为图1的多频超声换能器在X方向上聚焦的示意图；

图3为图1的多频超声换能器在Y方向上聚焦的示意图；

图4为本发明的基于多频超声换能器的成像方法的第一种成像方案的发射模式示意图；

图5为本发明的基于多频超声换能器的成像方法的第一种成像方案的另一发射模式示意图；

图6为本发明的基于多频超声换能器的成像方法的第二种成像方案的发射模式示意图；

图7为本发明的基于多频超声换能器的成像方法的第二种成像方案的另一发射模式示意图；

图8为本发明的基于多频超声换能器的成像方法的第二种成像方案的又一发射模式示意图；

图9为超声微泡回波信号的处理流程的示意图；

图10为本发明的基于多频超声换能器的成像系统的结构示意图。

附图标记：

1-第一换能器组件；10-高频单元；2-第二换能器组件；20-低频单元；201-第一低频单元；202-第二低频单元；3-阵元；4-声透镜；5-激励系统的激励信号。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种基于多频超声换能器的成像方法，运用一种包括第一换能器组件和第二换能器组件的多频超声换能器进行成像。在该多频超声换能器中，第二换能器组件包括两个及以上的换能器，其数量具体可以是两个、三个、四个或是更多。第二换能器组件排列在第一换能器组件的周围，具体为第二换能器组件排列在第一换能器组件的两侧或排列在第一换能器组件的四周，各换能器的发射和接收可独立控制。多个第二换能器组件可同时用于发射激励信号，或者，部分用于发射激励信号，其余的第二换能器组件用于进行信号接收。本发明用于超声谐波成像的多频超声换能器具有两种或两种以上频率，其中包括具有较高频率(5-30MHz)的部分和具有较低频率(1-5MHz)的部分。本发明的多频超声换能器的第二换能器组件2的频率低于第一换能器组件1的频率，则第一换能器组件形成多频换能器的高频单元，第二换能器组件形成多频换能器的低频单元，该多频换能器的低频单元排列在高频单元的两侧或周围。

具体地，本实施例提供了运用如图1所示的多频超声换能器进行超声谐波成像的具体示例。本实施例的多频超声换能器包括第一换能器组件1和第二换能器组件2，第二换能器组件2包括两个换能器，第二换能器组件2设置在第一换能器组件1的两侧。第一换能器组件1形成该多频超声换能器的中间部分的高频单元10，第二换能器组件2形成两侧的低频单元20，低频单元20包括位于高频单元10一侧的第一低频单元201和位于高频单元10另一侧的第二低频单元202，高频单元10的中心频率为较高频率(5-30MHz)，第一低频单元201和第二低频单元202的中心频率均为较低频率(1-5MHz)，且第一低频单元201和第二低频单元202的中心频率可以相同也可以不同。每个第一换能器组件1和每个第二换能器组件2均包括层叠设置的背衬层、压电层和匹配层，压电层的阵元3排列可以是线阵也可以是面阵，通过柔性电路板用于实现压电层与外部电路的电气互连，该多频超声换能器还包括声透镜4。通过声透镜4可以实现多频超声换能器的物理聚焦，即第一换能器组件1和第二换能器组件2发出的不同频率的超声波沿波束方向上聚焦。利用多频超声换能器的激励系统的电子波束合成可以实现多频超声换能器的电子聚焦，即在沿水平于多频超声换能器阵元3方向形成多点聚焦。结合物理聚焦和电子聚焦，通过调节可使成像区域的超声谐波回波信号最强，图像质量最好。

该多频超声换能器在沿不同频率分布方向(即Y方向)使用声透镜4进行聚焦，因此在Y方向上可聚焦在一个单一的点上。在本实施例中，第一换能器组件1和第二换能器组件2的压电层阵元3以线阵的形式分布，组合后形成的多频超声换能器的线阵排布方向相同。X方向与Y方向相垂直，如图2所示，沿多频超声换能器阵元3排布方向即为X方向，在X方向上可以用电子聚焦的方式来控制发射焦点，在X方向与波束传播方向所形成的平面实现不同深度的聚焦。具体为通过调节多频超声换能器的激励系统的工作，即调节激励系统的激励信号5对压电层的阵元3施加激励的顺序和时间实现。基于以上两点，在X方向和Y方向这两个维度上可实现同聚焦，使靶点成为单一的一个点。

该多频超声换能器通过控制高频单元10和低频单元20的超声波信号发射或接收可以形成多种成像模式，例如：在第一成像模式中，至少一部分的单元20用于发射超声波激励信号，高频单元10进行超声回波信号的接收；在第二成像模式中，高频单元10用于发射超声波激励信号，低频单元20用于接收超声回波信号。

具体地，在第一成像模式中，第一低频单元201和第二低频单元202可以同时用于发射超声波激励信号，或，一个用于发射超声波激励信号，另一个用于进行超声波回波信号接收。参见说明书附图3，为在成像过程中可使用第一低频单元201和第二低频单元202同时发射超声波激励信号，使用高频单元10进行超声波回波信号接收的成像方式的示意图，在Y方向与波束传播方向形成的平面内可实现单点或多点聚焦。由于高频部分的中心频率几倍于频率较低部分的中心频率，因此可接收到发射信号的多次倍频的谐波信号。

在具体进行超声成像时，有多种可选择的方案。

第一种超声成像方案是：一个低频单元20发射激励第一低频单元201发射超声波激励信号，第二低频单元202和高频单元10用于进行超声波回波信号接收。第二低频单元202用于进行超声波回波信号接收满足了较低次谐波(如二次谐波)的成像，高频单元10用于进行超声波回波信号接收可接收较高频次的谐波信号(如四次谐波或五次谐波)，以此可以得到较高的图像分辨率。基于以上描述的成像特性，对于一次的发射，可获取到较低次的谐波信号，也可以获取到高次谐波信号，满足不同的成像需求，使得成像更具灵活性和功能性。在本实施例中第一低频单元201的阵元3以线型阵列排列，在信号发射时，则以相控阵的发射方式进行聚焦，即焦点在成像平面内是可控的，在超声信号传播深度方向和换能器不同频率排布方向，发射焦点的位置和数量可根据成像的需求来定。

本方案中，第一低频单元201和第二低频单元202的中心频率可以相同也可以不同。参见说明书附图4，为第一低频单元201与第二低频单元202同频时的发射模式示意图。参见说明书附图5，为第一低频单元201与第二低频单元202不同频时的发射模式示意图，且用于发射超声波激励信号的第一低频单元201的中心频率低于第二低频单元202的中心频率。若第一低频单元201和第二低频单元202的中心频率不同，则成像过程中可接收到更大频率范围的谐波信号。

对于本实施例中换能器的各部分都是线型阵列排布的阵元3的情况下，在换能器的最前端沿Y方向上固定的聚焦型的声透镜4，在电子聚焦的方式下，可使得整个多频超声换能器在Y方向上聚焦于一个点上，基于这个特性，说明整个多频超声换能器的成像平面是在同一个平面，而不需要考虑在成像计算过程中信号传播时的时间偏差问题。

此外，本方案中，超声波激励信号的发射和超声波回波信号的接收不止局限在线型阵元3上，即第二换能器组件2的压电层的阵元3分布也可以是面型阵型排列的形式。若第二换能器组件2的阵元3为面型阵型排列，则焦点在三维空间中可变。在实际运用中，可以获取到换能器成像范围内组织的各个部位的信号。

第二种超声成像方案是：第一低频单元201和第二低频单元202用于发射超声波激励信号，高频单元10用于进行超声波回波信号接收。本方案中，第一低频单元201和第二低频单元202的中心频率可以相同也可以是不同，其区别在于能够接收到的信号不同。具体地，参见说明书附图6，为第一低频单元201和第二低频单元202的中心频率相同的情况，当成像区域内仅有一个焦点时(两侧的低频单元同时聚焦在同一个点上)，在作用区域内仅可接收到一种发射信号固定倍数的谐波信号。参见说明书附图7，为第一低频单元201和第二低频单元202的中心频率不同的情况，则可接收到两种发射信号固定倍数的谐波信号。

此外，本方案中，第一低频单元201和第二低频单元202可聚焦在同一深度上，得到同一位置的不同基波频率对于的高次谐波信号；也可如图8所示，聚焦在不同深度上，得到不同位置的不同基波频率对应的高次谐波信号。本方案所提供的成像方式更灵活，且可以获取到不同频率的信号，使成像范围更大，分辨率更高。

本方案中，多频超声换能器的各部分的压电层的阵元3分布可以是线型的也可以是面阵型的。阵元3分布为线型的多频超声换能器在Y方向上加上声透镜4后，用电子控制的方式可实现将各频率单元聚焦在同一个点上。而阵元3分布为面阵型的多频超声换能器，可以聚焦在三维空间上指定的点上。

在上述两种成像方式的基础上，可以使用一种反向脉冲激励的方式进行超声波激励信号发射。发射超声波激励信号时，低频单元20连续发射两次或三次，通过这种发射方式，回波信号经过处理可消除基波和奇次谐波成分，增强了高次谐波信号的能量。在本实施例中，当发射超声波激励信号的低频单元20的数量为一个时，低频单元20连续发射两次或三次具有相反相位的超声波激励信号；当发射超声波激励信号的低频单元20的数量为两个时，两个低频单元20同时发射具有相反相位的超声波激励信号。

具体地，以使用低频单元20发射两次超声波激励信号为例：可以是使用一个低频单元20发射超声波激励信号，该低频单元20连续发射两次超声波激励信号，发射的两个信号是幅值相同，相位相反的信号。也可以使用两个具有相同中心频率的低频单元20同时发射超声波激励信号，两个低频单元20分别发射一个超声波激励信号，两个信号幅值相同，相位相反。如果接收超声波回波信号的换能器接收到的是线性回波，则两个回波合成后由于相位相反，得到零信号；反之如果接收信号的换能器接收到的信号为非线性回波，则可实现在在峰值处信号加强，在其它较弱位置信号抵消。在本发明中，采用这种信号用来激励发射超声波激励信号的第二换能器组件2，由于谐波信号是由传播介质的非线性产生，因此谐波信号本身就是非线性回波，使用这种激励方式可使接收换能器接收到更强的谐波信号。

该多频超声换能器用于激励微泡产生谐波信号时：在第一成像模式下，低频单元20用于激励微泡产生谐波信号，高频单元10用于接收微泡产生的超谐波信号，此时，超声微泡回波信号为高次谐波信号，对该高次谐波信号进行处理，用于提高包含微泡的超声血流图像的清晰度。低频单元20的激励信号是由多频超声换能器提供的，微泡的谐振频率有一个具体值，多频超声换能器提供的激励信号可设置为与微泡谐振频率相似的值。多频超声换能器的高频单元10可以用来接收超声信号，在接收信号时其功能类似一个带通滤波器，其可接收与其中心频率相似的固定范围内的超声信号，在接收高次谐波时，可接收对应频率的高次谐波，则高频单元10可以获取微泡产生的高次谐波信号，该高次谐波信号可用于提取血流信号。利用多频超声换能器的低频单元20发射的激励信号接近微泡的谐振频率，可以使微泡振动效率最高，进而产生高次谐波。利用中间的高频单元10，高频单元10的中心频率与接收到高次谐波类似，因此可以最大提供接收灵敏度。

在第二成像模式下，高频单元10用于发射超声波激励信号激励微泡产生谐波信号，低频单元20用于接收超声微泡回波信号，此时，超声微泡谐波信号为次谐波信号，对该次谐波信号进行处理，用于提高包含微泡的超声血流图像的清晰度。在本实施例中，第一低频单元201的中心频率等于或低于第二低频单元202的中心频率，高频单元10用于发射超声波激励信号，第一低频单元201和第二低频单元202用于进行超声回波信号接收。

参见说明书附图9，为超声微泡回波信号的处理流程，包括：对超声回波信号进行信号解析、滤波处理、图像重建、图像增强、对数压缩处理后得到处理结果，对超声微泡回波信号按照上述流程进行处理可实现提高包含微泡的超声血流图像的清晰度的效果。

上述实施例提供了几种超声信号发射和接收的方案。由于换能器本身就是一个带通滤波器，因此多频超声换能器在接收到信号后，所接收到的信号无需再进行带通滤波就可获得所需的谐波信号。对得到的谐波信号进行处理，得到谐波图像。

实施例2

本实施例为一种运用实施例1所提供的基于多频超声换能器的成像方法的基于多频超声换能器的成像系统。

参见说明书附图10，基于多频超声换能器的成像系统包括：超声波发射模块，超声回波信号接收模块和控制模块，

超声波发射模块：用于激励多频超声换能器发射超声波激励信号。超声波发射模块可以包括多个发射单元，每个发射单元分别对应连接多频超声换能器的一个低频单元20。每个发射单元均可独立控制，例如，超声波发射模块可激励每个低频单元20发射超声波激励信号，或，激励一部分低频单元20发射超声波激励信号，或，激励高频单元10发射超声波激励信号。

超声回波信号接收模块：用于控制多频超声换能器接收超声波回波信号。超声回波信号接收模块可以包括多个接收单元，每个接收单元分布对应连接多频超声换能器的一个单元。每个接收单元均可独立进行控制，例如，超声回波信号接收模块可控制高频单元10单独进行超声波回波信号接收；或，控制一部分低频单元20和高频单元10共同进行超声回波信号接收；或，控制低频单元20进行超声波回波信号接收。

控制模块：包括发射控制单元和接收控制单元，发射控制单元连接并控制超声波发射模块，接收控制单元连接并控制超声回波接收模块。具体地，当发射控制单元控制超声波发射模块激励每个低频单元20发射超声波激励信号时，接收控制单元控制超声回波信号接收模块通过高频单元10单独进行超声波回波信号接收。当发送控制单元控制超声波发射模块激励一部分低频单元20发射超声波激励信号时，接收控制单元控制超声回波信号接收模块通过另一部分低频单元20和高频单元10共同进行超声波回波信号接收。

综上所述，本发明提供的多频超声换能器的成像方法及系统可以选择运用不同的方案实现多种发射模式进行成像，使得成像更具灵活性和功能性。进一步，本发明的成像方案能够得到同一位置的不同基波频率对应的高次谐波性、不同位置的不同基本频率对应的高次谐波信号、同一位置的不同次谐波信号等，能够满足不同的成像需求。此外，本发明的成像方法同时具有面阵和线阵发射和接收的优势，满足多种形式的成像。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，除了以上实施例以外，还可以具有不同的变形例，以上实施例的技术特征可以相互组合，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多频超声换能器的成像方法，其特征在于，所述多频超声换能器包括第一换能器组件和第二换能器组件，所述第二换能器组件包括两个及以上的换能器，所述第二换能器组件的频率低于所述第一换能器组件的频率，所述第一换能器组件形成所述多频超声换能器的高频单元，所述第二换能器组件形成所述多频超声换能器的低频单元，所述高频单元和所述低频单元的结构均为阵列型，所述低频单元排列在所述高频单元的两侧或周围，所述高频单元用于进行高频超声波信号的发射或接收；

在第一成像模式中，至少一部分所述低频单元同时用于发射超声波激励信号，所述高频单元进行超声回波信号的接收，此时，所述高频单元接收的超声微泡回波信号为高次谐波信号，对所述高次谐波信号进行处理，用于提高包含微泡的超声血流图像的清晰度。

2.根据权利要求1所述的基于多频超声换能器的成像方法，其特征在于，所述低频单元包括第一低频单元和第二低频单元，所述第一低频单元和所述第二低频单元具有相同或不同的中心频率。

3.根据权利要求2所述的基于多频超声换能器的成像方法，其特征在于，多个所述低频单元同时用于发射所述超声波激励信号，多个所述低频单元聚焦于同一点；

或，所述低频单元聚焦于多个点。

4.根据权利要求2所述的基于多频超声换能器的成像方法，其特征在于，所述第一低频单元的中心频率等于或低于所述第二低频单元的中心频率，所述第一低频单元用于发射所述超声波激励信号，所述第二低频单元和所述高频单元用于进行超声波回波信号接收，或，所述第一低频单元和所述第二低频单元用于发射所述超声波激励信号，所述高频单元用于进行超声波回波信号接收。

5.根据权利要求1所述的基于多频超声换能器的成像方法，其特征在于，发射所述超声波激励信号时，所述低频单元连续发射两次或三次，所述超声微泡回波信号经过处理可消除基波和奇次谐波成分，增强所述高次谐波信号的能量。

6.根据权利要求5所述的基于多频超声换能器的成像方法，其特征在于，发射所述超声波激励信号的所述低频单元的数量为一个，所述低频单元连续发射两次或三次具有相反相位的所述超声波激励信号；

或，发射所述超声波激励信号的所述低频单元的数量为两个，两个所述低频单元同时发射具有相反相位的所述超声波激励信号。

7.根据权利要求1所述的基于多频超声换能器的成像方法，其特征在于，在所述第一成像模式中，所述低频单元用于激励微泡产生谐波信号，所述低频单元发射的所述超声波激励信号接近微泡的谐振频率，所述高频单元用于接收所述微泡产生的超谐波信号，所述高频单元的中心频率与所述微泡产生的高次谐波频率相近，所述高频单元用于获取所述微泡产生的高次谐波信号，所述高次谐波信号能够用于提取血流信号；

或，在第二成像模式中，所述高频单元用于发射所述超声波激励信号，所述低频单元用于接收所述超声微泡回波信号，此时，所述超声微泡回波信号为次谐波信号，对所述次谐波信号进行处理，用于提高包含微泡的超声血流图像的清晰度，优选地，所述第一低频单元的中心频率等于或低于所述第二低频单元的中心频率，所述高频单元用于发射所述超声波激励信号，所述第一低频单元和所述第二低频单元用于进行超声回波信号接收。

8.根据权利要求1所述的基于多频超声换能器的成像方法，其特征在于，所述多频超声换能器的阵元排布方向为X方向，所述多频超声换能器的不同频率分布方向为Y方向，通过所述多频超声换能器的声透镜，在所述Y方向与波束传播方向形成的平面内实现单点或多点聚焦，调节所述多频超声换能器的激励系统的电子波束合成，在所述X方向与所述波束传播方向所形成的平面实现不同深度的聚焦。

9.根据权利要求1-8任一项所述的基于多频超声换能器的成像方法，其特征在于，所述多频超声换能器的阵元排布为线型阵列；

或，所述多频超声换能器的阵元排布为面型阵型。

10.一种基于多频超声换能器的成像系统，用于执行权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，包括：超声波发射模块，超声回波信号接收模块和控制模块；

所述超声波发射模块用于激励所述多频超声换能器发射超声波激励信号；

所述超声回波信号接收模块用于控制所述多频超声换能器接收超声波回波信号；

所述控制单元连接并控制所述超声波发射模块和所述超声回波接收模块。

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