CN114190983B - 一种超声成像方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种超声成像方法及装置，用于内窥超声成像引导的介入治疗微创手术，采用本发明的超声成像装置进行的超声成像方法包括：控制置于穿刺针管内的针式超声探头按照预设的偏转角度序列旋转发射超声信号，然后接收超声信号并接收超声探头的方位信息，对回波信号经波束合成、预处理后得到各组不同角度的图像，结合与图像对应的超声探头的方位信息进行复合与输出显示。本发明由于上述针式超声探头孔径小，分辨率有限，因此采用不同扫描角度下的图像复合，不仅能有效减少超声信号的斑点噪声，提高成像分辨率同时多组图像数据进行后续三维成像或直接送于显示均能为介入治疗微创手术提供更加丰富的空间信息与图像支撑。

Description

一种超声成像方法及装置

技术领域

本发明涉及超声波成像技术领域，尤其涉及一种超声成像方法及装置。

背景技术

超声成像由于其简单便携、成本低、安全无辐射、可实时成像等特点，被广泛应用于介入治疗微创手术中的实时影像引导。但是目前临床上广泛使用的超声引导介入穿刺技术是将超声探头放在待穿刺部位体表实时显示超声探头前方组织的二维切面超声图像以引导穿刺。这种方法存在两个严重的弊端，一是穿刺针经常不位于超声图像范围内，严重影响超声成像引导的实时精准性；二是超声探头放置在体表外，超声难以传导到人体深部，特别对肥胖者显示不清。

为了解决体外超声引导的弊端，有研究提出了内窥超声成像引导介入穿刺的方法。内窥超声引导穿刺是将超声探头置于穿刺针内，与穿刺针一起进入人体组织，通过实时显示穿刺针前方组织图像实时地引导穿刺路径和位置。

目前，研究中用于内窥超声成像引导的超声探头是单阵元探头或者一维线阵探头。单阵元探头只能获取一维A型超声图像以得到前方组织距离信息，难以满足临床需求。一维线阵探头能得到前方组织的二维切面图像，但能得到的组织信息有限，且由于穿刺针的尺寸限制，用于内窥超声成像引导的线阵超声探头的阵元数目少，探头孔径小，图像质量不能满足临床要求。

有鉴于此，获取穿刺针前方组织的更多信息，提高超声成像质量对进行内窥超声成像引导介入穿刺技术的研究十分重要。

发明内容

有鉴于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种超声成像方法及装置。

具体地，所述超声成像方法包括：

控制置于穿刺针管内的针式超声探头按预设的偏转角度序列旋转并发射超声波信号；

接收被探测对象反射的超声波信号得到回波信号，并接收所述超声探头的方位信息；

对所述回波信号进行波束合成；

对波束合成后得到的信号进行预处理；

将各组超声探头按照所述预设的偏转角度序列旋转后的各组不同角度图像结合对应的所述超声探头的方位信息进行复合并输出显示。本发明的超声成像方法通过在获取穿刺针前方组织图像的同时获取与图像对应的方位信息，为临床提供有利的空间信息与图像支撑，且所述方位信息还能够对后续图像处理起辅助作用。

所述“控制置于穿刺针管内的针式超声探头按预设的偏转角度序列旋转并发射超声波信号”包括：控制所述超声探头按照所述预设的偏转角度旋转后，所述超声探头的各阵元按照预设的选通序列、发射时序对所述超声探头前方的被探测对象发射接收超声波信号；

再次控制所述超声探头按照所述预设的偏转角度序列旋转并发射接收超声波信号，以此循环，直至所述超声探头完成所述预设的偏转角度序列旋转预设次数为止。

所述波束合成是所述回波信号根据所述发送时序和接收的延时参数计算超声探头各通道延时，然后通过接收孔径、接收变迹加权、通道求和处理得到原始射频信号。

所述“对波束合成后得到的信号进行预处理”包括：对所述原始射频信号进行正交检波提取待处理信号，对所述待处理信号进行低通滤波去噪，然后进行求模、对数压缩、动态范围变换、坐标变换、灰阶映射与伪彩处理得到超声图像数据。

所述“将各组超声探头按照所述预设的偏转角度序列旋转后的各组不同角度图像结合对应的所述超声探头的方位信息进行输出显示”包括：

融合各组超声探头按照所述预设的偏转角度序列旋转后的方位信息对各组不同角度图像进行运动校正；对运动校正后的图像相干复合后得到的图像进行输出显示。实际临床应用中获取的多组图像数据不可避免存在角度与位移的偏差或误差，因此需要进一步计算多组图像数据之间的互相关性再通过一定的运动校正算法将多组图像数据精准地还原到同一坐标系中。然后采用图像数据交叠复合的方式，每帧图像相当于只新增了一个成像角度，可以使旋转相干复合成像保证足够的帧频。

对所述各组不同角度图像进行运动校正包括：计算转动前后的图像数据在预设空间移动范围内的互相关值，通过索引最大互相关值趋近转动后的图像数据相对转动前的实际平移量与空间转动角；通过所述实际平移量与空间转动角计算转动后图像的平移与转动矩阵，获得转动后图像的三维坐标变换输出得到运动校正输出图像，所述运动校正输出图像与初始图像于同一坐标系中；然后依次完成多组图像数据的运动校正输出。

所述“对运动校正后的图像相干复合后得到的图像进行输出显示”包括：

计算多组图像数据校正后三维体数据合成对应的加权值；

根据所述加权值计算复合图像；

输出显示所述复合图像。

一种超声成像装置，用于执行上述超声成像方法，所述超声成像装置包括：超声成像系统、超声探头和探头控制系统；

所述超声成像系统用于发送指令控制所述超声探头采集超声回波信号，及对所述超声回波信号进行波束合成、预处理得到超声图像数据进行显示；

所述超声探头为置于穿刺针管内的针式超声探头；

所述探头控制系统用于根据所述超声成像系统发送的指令控制所述超声探头的位移与转动，并将所述超声探头的方位信息传送至所述超声成像系统。

综上所述，本发明的超声成像方法及装置具有以下有益效果：能够进行内窥超声引导穿刺，可以解决超声探头置于体表外导致的成像深度浅，引导范围局限于浅表及没有骨骼气泡的组织器官的弊端。同时探头外部控制系统可以实时监测控制探头的移动和旋转方向，提高穿刺的灵活性。进一步，将探头的方位信息传送到超声成像系统，能够获取更多的信息，为临床提供有利的空间信息与图像支撑。此外，本发明的超声成像方法还对获取的多组图像数据进行后续图像处理后送于显示以提供更加有利的空间信息与图像支撑。

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为本发明的超声成像方法的流程示意图；

图2为本发明的超声成像系统的结构示意图；

图3为本发明的超声成像方法接收超声信号回波数据后进行波束合成得到原始射频信号的处理过程示意图；

图4为本发明的本发明的超声成像方法对射频信号进行处理得到超声图像数据的处理流程示意图；

图5为实施例1的图像数据与相应的超声探头的方位信息进行图像数据处理的实现方案示意图；

图6为实施例1采用的图像数据复合方式的示意图；

图7为实施例2采用的图像数据显示方式的示意图。

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。

参见说明书附图1，本发明提供了一种使用超声引导介入穿刺技术时的超声成像方法。该方法应用一种具有针式超声探头的超声成像系统进行成像。参见说明书附图2，本发明的超声成像系统包括：超声成像系统、超声探头及探头控制系统，超声成像系统能够控制超声探头发射或接收超声探头前方组织的超声信号，再对该超声信号进行一系列的信号处理操作后发送至显示屏实时显示。

具体地，超声探头是置于穿刺针管内的针式超声探头，超声探头的结构为阵列型，阵列探头包括成阵列分布的多个超声阵元，超声探头根据阵元的排列方式包括线阵探头和面阵探头。多个超声阵元分布在穿刺针头部，主要用于发射和接收超声波信号。

超声成像系统用于发送指令控制超声探头采集超声回波信号，及对超声回波信号进行波束合成、信号处理得到超声图像数据进行显示。包括硬件系统与软件系统，硬件系统包括主控电源单元、超声信号发射和回波采集单元、超声信号处理和成像控制单元、探头位置信息接收处理单元、系统主机单元与超声探头板单元。软件系统用于控制发射接收超声波序列、超声回波信号波束合成、信号处理、运动校正处理、相干复合处理后送于显示。硬件系统与超声探头连接，用于激励多个超声阵元并采集超声探头接收的回波信号。软件系统根据预设的成像方法对回波信号进行重建显示探头前方的组织图像。

探头控制系统用于根据超声成像系统发送的指令控制超声探头的位移与转动，并将超声探头的方位信息传送至超声成像系统。探头控制系统包括移动控制单元与移动传感单元，移动控制单元用于控制超声探头的位移与转动，同时移动传感单元将相应的方位信息传送到超声成像系统进行下一步的运动校正和图像处理。探头控制系统可以控制超声探头按照一定的方向移动预设的固定距离，通过超声成像系统显示的图像实时定位穿刺针位置。探头控制系统控制超声探头按照位移旋转序列进行采集以获得多组图像数据。与常规成像系统相比，本发明的超声成像系统除了包括常规的超声发射接收序列、超声波束合成、信号处理功能模块以外，增加了探头方位信息(位移与转动)的接收处理、基于位移旋转信息的运动校正算法和数据交叠式相干复合算法等功能模块。

为了方便医生手持操作，探头控制系统还可以包括探头手持装置，在手持装置上安装移动控制装置与移动传感装置，医生控制移动控制装置，探头会进行相应的移动或者旋转相应的角度，进一步移动传感装置会将相应的位移与转动角度信息传送给超声成像系统。移动传感装置向超声成像系统传送超声探头的位移与旋转信息能够在获取穿刺针前方组织图像的同时获取与图像对应的方位信息，为临床提供有利的空间信息与图像支撑，对后续进行图像处理起辅助作用。

超声成像方法设计阵列超声探头阵元的电子选通序列与发射接收时序，使超声探头的各阵元按照预设的选通序列、发射时序对超声探头前方组织发射超声波，然后接收前方组织超声回波信号得到回波数据，回波数据经过波束合成、信号处理得到图像数据。控制超声探头按照一定的旋转角度序列转动，重复对回波数据的波束合成、信号处理得到多角度序列下的多组图像数据。将多组图像数据发送至超声成像系统显示。

实施例1

本实施例提供了一种将面阵探头置于穿刺针管内侧的超声探头及具有该超声探头的超声成像系统。面阵探头是将超声探头的多个超声阵元成二维的阵列分布，设置于穿刺针头部用于发射和接收超声波信号。

本实施例的超声成像系统用于超声引导介入穿刺技术时的超声成像方法包括：

S1：控制超声探头的各阵元按照预设的选通序列、发射时序向超声探头前方组织(即被探测对象)发射超声波，然后接收前方组织超声回波信号得到回波信号，并接收超声探头的方位信息。

具体包括：探头控制系统控制超声探头前进到一定位置时进行旋转操作，在旋转到设定角度时，超声成像系统控制超声探头发射并接收前方组织的超声信号原始数据。优选地，控制超声探头前进到一定位置时适当地测试旋转一定角度后再控制超声探头发射并接收前方组织的超声信号原始数据。进行测试后进行成像操作能够确认成像方位是否合适，帮助正确引导穿刺，保证超声成像引导的精准性。

进一步，控制超声探头按照一定的角度旋转，控制超声探头发射超声波并接收回波数据，并接收超声探头的方位信息。

超声成像系统接收移动传感装置传送的超声探头的位移与旋转信息，即超声探头按预设角度序列移动时，控制超声探头按预设的角度序列旋转从角度1，角度2，…,角度N再回到角度1，角度2，…,角度N不断重复移动，每个角度下超声探头2发射接收超声波送于超声成像系统处理，同一时刻探头控制系统的移动传感单元也将超声探头的方位信息传送于超声成像系统，实现在获取穿刺针前方组织图像的同时获取与对应的超声探头方位信息，能够为临床提供有利的空间信息与图像支撑，且上述方位信息能够对后续进行图像处理起辅助作用。

成像时为了获得较大的显示区域，可以采用基于负向虚拟焦点的多角度宽波束成像方法，根据超声探头结构尺寸和发射扫描的方式设置超声探头的发射时序和接收时序得到前方组织的超声信号原始数据。可选地，还可以选择其他方法用于获得较大的显示区域，如平面波多角度成像方法、聚焦波成像方法、正向焦点多角度宽波束成像方法等。超声探头的发射扫描的方式也可以有多种，包括基于负向虚拟焦点的多角度宽波束成像、平面波多角度成像、聚焦波成像等。

S2：对回波数据进行波束合成、信号处理得到图像数据。

输入超声探头各通道接收的超声信号回波数据，根据设计的发射时序和接收延时参数进行波束合成得到目标原始射频(RF)信号。具体地，根据超声成像方法设计的发射接收延时参数进行波束合成得到目标原始射频信号的处理过程如图3所示，输入超声探头各通道接收的超声信号回波数据，通过预置的发射接收延时参数计算各通道延时，然后通过接收孔径、接收变迹加权，通道求和处理得到目标原始射频信号。以同样的发射接收方法能够得到同一前方组织的多组目标原始射频信号，实际临床应用中，具体的旋转角度和次数可根据医生操作实时选择。

对射频信号进行预处理获得超声图像数据。对射频信号进行处理得到超声图像数据的预处理为信号处理，其处理流程如图4所示：对原始射频信号进行正交检波提取待处理信号，对待处理信号通过低通滤波进行去噪，然后进行求模、对数压缩、动态范围变换、坐标变换、灰阶映射与伪彩等处理操作得到超声图像数据。

探头控制系统控制超声探头按照预设的角度旋转，重复步骤S1和S2的操作后再次控制超声探头按照预设的角度旋转，以此循环，获得同一组织的多组图像数据及每组图像对应的超声探头的方位信息。

具体地，控制超声探头按照预设的角度进行一次旋转后，控制超声探头的各阵元按照预设的选通序列、发射时序对超声探头前方组织发射超声波，然后接收超声回波信号得到回波数据，并接收超声探头的方位信息，对回波数据进行波束合成、信号处理得到图像数据。重复上述操作，直至控制超声探头按照预设的角度旋转预设次数为止，得到同一组织的多组图像数据及每组图像对应的超声探头的方位信息。实际应用中，控制超声探头进行旋转的次数可以实时选择。在一个具体的实施例中，可以是控制超声探头进行选择八次。

S3：将多组图像数据结合对应的超声探头的方位信息发送至超声成像系统显示。

本实施例中，通过探头控制系统控制超声探头按照一定的角度序列旋转，然后对接收到的回波数据经过波束合成、信号处理得到多组图像数据，实际临床应用中不可避免存在角度与位移的偏差或误差，因此需要进一步计算多组图像数据之间的互相关性再通过一定的运动校正算法将多组图像数据精准地还原到同一坐标系中。多组图像数据经过运动校正、相干复合得到复合后的图像发送至超声成像系统显示。在超声探头距离穿刺目标位置与成像角度确定的前提下控制超声探头按照一定的旋转角度序列转动时，超声成像系统根据接收的超声探头的方位信息用于后续的运动校正与相干复合叠加处理。

参见说明书附图5，为根据多组图像数据与相应的超声探头的方位信息进行的基于同样组织的多组图像数据互相关运动校正算法实现方案。

S31：根据图像数据与相应的超声探头的方位信息进行多组图像数据的互相关运动校正，将多组图像数据进行运动校正到同一个坐标系。为避免旋转运动过程中造成的成像区域误差，在相干复合前加入互相关识别的运动校正模块，将转动后的图像数据位置完全吻合以便后续的叠加处理。多组超声图像数据的互相关运动校正包括：计算转动前后的图像数据在预设空间移动范围内的互相关值，通过索引最大互相关值趋近转动后的图像数据相对转动前的实际平移量与空间转动角；通过实际平移量与空间转动角计算转动后图像的平移与转动矩阵，获得转动后图像的三维坐标变换输出得到运动校正输出图像，运动校正输出图像与初始图像于同一坐标系中；依次完成多组图像数据的运动校正输出。

运动校正的具体方法为通过互相关算法将转动前后的图像数据在一个三维坐标系的x，y，z平面及两个正交面的转动角进行步进索引得到最大的互相关值即可获得转动前后的偏差关系，将运动的误差进行补偿。

转动前后的图像数据在x，y，z平面的互相关值，在可预测的一定范围内对B图像在x、y、z方向进行移动，获得B(x-α,y-β,z-γ)图像数据，即转动前后A，B图像在α，β，γ位移下的互相关Cor_α,β,γ由以下公式求取：

其中，α,β,γ分别对应移动后B图像在x,y,z方向上的位移量。A图像为转动前的图像，B图像为转动后的图像，α为B图像在x方向上的位移量,β为B图像在y方向上的位移量,γ为B图像在z方向上的位移量。求取互相关系数Cor_α,β,γ的最大值，即可趋近B图像相对A图像的位移。

假设上述计算获得B图像相对A图像在x、y、z平面的位移量α₀,β₀,γ₀，进一步在可预测的一定范围内计算转动前后的图像数据在两个正交面的转动角θ,的最大互相关值，即转动前后A、B图像在转动方位θ与仰角/>的互相关值/>由以下公式求取：

其中表示体数据B沿着方位角θ与仰角/>转动后的输出。

根据多组图像数据的互相关性将图像进行运动校正到同一个坐标系。

S32：对运动校正到同一个坐标系后的多组图像数据进行相干复合叠加操作，对进行相干复合处理后的数据进行输出显示。相干复合叠加包括：计算多组图像数据校正后三维体数据合成对应的加权值，根据加权值计算复合图像，输出显示复合图像。

运动校正的多组图像数据表征的是前方同一组织。由于真实组织信号理论上是不变的，噪音伪像等信号是变化的，因此可以通过相干复合叠加提高图像的分辨率和信噪比，并抑制伪像。计算多组图像数据的三维体数据合成对应的权值之和的公式如下：

其中，V_i(x,y,z)为角度i下的三维体数据，coef_i对应角度i下三维体数据合成对应的加权系数，V(x,y,z)为多组图像数据合成对应的权值之和。

相干复合处理是将移动后的多组图像数据根据一定的权值求和获取复合的图像进行输出显示。由于N组旋转角度图像复合得到一帧复合图像，相比单角度成像帧频降低了1/N倍。因此采用如图6所示的图像数据交叠复合的方式，每一次N组旋转角度图像复合中后N-1组图像数据重复应用到下一次复合中，每帧复合图像相当于只新增了一个成像角度，可以使旋转相干复合成像下的成像帧频不变。本实施例中对超声探头获取的多组图像数据进行运动校正后再相干复合，以提高信噪比与分辨率的同时抑制栅瓣与伪像最终送于显示屏显示。

实施例2

本实施例提供了一种将线阵探头置于穿刺针管内侧的超声探头及具有该超声探头的超声成像系统。线阵探头是将超声探头的多个超声阵元成一维的阵列分布，设置于穿刺针头部用于发射和接收超声波信号。

本实施例的超声成像系统用于超声引导介入穿刺技术时的超声成像方法包括：

S1：控制超声探头的各阵元按照预设的选通序列、发射时序对超声探头前方组织(即被探测对象)发射超声波，然后接收前方组织超声回波信号得到回波信号，并接收超声探头的方位信息。

具体包括：探头控制系统控制超声探头前进到一定位置时适当地测试旋转一定角度后，超声成像系统控制超声探头发射并接收前方组织的超声信号原始数据。通过测试确认成像方位是否合适，以保证超声成像引导的精准性。

进一步，控制超声探头按照预设的角度旋转，并控制超声探头发射超声波并接收回波信号，并接收超声探头的方位信息。

成像时为了获得较大的显示区域，可以采用基于负向虚拟焦点的多角度宽波束成像方法，根据超声探头结构尺寸和发射扫描的方式设置超声探头的发射时序和接收时序得到前方组织的超声信号原始数据。可选地，还可以选择其他方法用于获得较大的显示区域，如平面波多角度成像方法、聚焦波成像方法、正向焦点多角度宽波束成像方法等。超声探头的发射扫描的方式也可以有多种，包括基于负向虚拟焦点的多角度宽波束成像、平面波多角度成像、聚焦波成像等。

S2：回波数据经过波束合成、信号处理得到图像数据。

输入超声探头各通道接收的超声信号回波数据，根据设计的发射时序和接收的延时参数进行波束合成得到目标原始射频(RF)信号。具体地，根据超声成像方法设计的发射接收延时参数进行波束合成得到目标原始射频信号的处理过程如图3所示，输入超声探头各通道接收的超声信号回波数据，通过预置的发射时序和接收延时参数计算各通道延时，然后通过接收孔径、接收变迹加权、通道求和处理得到目标原始射频信号。以同样的发射接收方法能够得到同一前方组织的多组目标原始射频信号，实际临床应用中，具体的旋转角度和次数可根据医生操作实时选择。

对射频信号进行预处理操作获得超声图像数据。对射频信号进行处理得到超声图像数据的预处理为信号处理，其处理流程如图4所示：对原始射频信号进行正交检波提取待处理信号，对待处理信号通过低通滤波进行去噪，然后进行求模、对数压缩、动态范围变换、坐标变换、灰阶映射与伪彩等处理操作得到超声图像数据。

探头控制系统控制超声探头按照预设的角度旋转，控制超声探头发射超声波并接收回波数据，并接收超声探头的方位信息，回波数据经过波束合成、信号处理得到图像数据，获得同一组织的多组图像数据。

具体地，控制超声探头按照预设的角度进行一次旋转后，控制超声探头的各阵元按照预设的选通序列、发射时序对超声探头前方组织发射超声波，然后接收超声回波信号得到回波数据，并接收超声探头的方位信息，对回波数据进行波束合成、信号处理得到图像数据。重复上述操作，直至控制超声探头按照预设的角度旋转预设次数为止，得到同一组织的多组图像数据及每组图像对应的超声探头的方位信息。实际应用中，控制超声探头进行旋转的次数可以实时选择。

S3：将多组图像数据结合对应的超声探头的方位信息发送至超声成像系统显示。

控制超声探头按照一定的旋转角度序列转动时，超声成像系统根据接收的位移转动信息用于后续的图像显示为临床提供多维空间信息。参见说明书附图7，本实施例中将多组图像数据发送至超声成像系统的显示屏显示，同时显示每组图像下的方位信息为临床提供有利的空间信息与图像支撑。本实施例中获得的多组图像数据可实现多方位图像的显示，可以为超声引导穿刺提供更多的空间信息，为有效的穿刺路径提供有利支撑。

上述实施例提供了将面阵探头或线阵探头置于穿刺针管内侧的超声探头及具有该超声探头的超声成像系统用于超声引导介入穿刺技术时的超声成像方法的具体示例，在实际应用中，置于穿刺针管内侧的超声探头还可以是单阵元探头、弧面探头等。

综上所述，本发明提供的超声成像方法能够进行内窥超声引导穿刺，可以解决超声探头置于体表外导致的成像深度浅，引导范围局限于浅表及没有骨骼气泡的组织器官的弊端。同时探头外部控制系统可以实时监测控制探头的移动和旋转方向，提高穿刺的灵活性。进一步，将探头的方位信息传送到超声成像系统，能够获取更多的信息，为临床提供有利的空间信息与图像支撑。本发明的超声成像方法还针对不同类型的超声探头的成像特地提出更好的后续图像处理方法以提供更加有利的空间信息与图像支撑，例如，对面阵探头获取的多组图像数据进行融合多角度宽波束相干复合算法，能够在不降低成像帧频的情况下明显提高图像分辨率、信噪比；对线阵探头获取的多组图像数据根据传感得到的探头方位信息进行图像重建可实现多方位图像同时显示，临床可获取更多的图像与空间信息以规划最优的穿刺路径。本发明的超声成像装置由于针式超声探头孔径小，分辨率有限，因此采用不同扫描角度下的图像复合，不仅能有效减少超声信号的斑点噪声，提高成像分辨率同时多组图像数据进行后续三维成像或直接送于显示均能为介入治疗微创手术提供更加丰富的空间信息与图像支撑。

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 (5)

1.一种超声成像装置，其特征在于，包括：超声成像系统、超声探头和探头控制系统；

所述超声成像系统用于发送指令控制所述超声探头采集超声回波信号，及对所述超声回波信号进行波束合成、预处理得到超声图像数据进行显示；

所述超声探头为置于穿刺针管内的针式超声探头；

所述探头控制系统用于根据所述超声成像系统发送的指令控制所述超声探头的位移与转动，并将所述超声探头的方位信息传送至所述超声成像系统；

所述超声成像装置具体执行以下步骤：

控制置于穿刺针管内的针式超声探头按预设的偏转角度序列旋转并发射超声波信号；

接收被探测对象反射的超声波信号得到回波信号，并接收所述超声探头的方位信息；

对所述回波信号进行波束合成；

对波束合成后得到的信号进行预处理；

将超声探头按照所述预设的偏转角度序列旋转后的各组不同角度图像结合对应的所述超声探头的方位信息进行复合并输出显示；

所述将超声探头按照所述预设的偏转角度序列旋转后的各组不同角度图像结合对应的所述超声探头的方位信息进行输出显示包括：

融合超声探头按照所述预设的偏转角度序列旋转后的方位信息对各组不同角度图像进行运动校正；

对运动校正后的图像相干复合后得到的图像进行输出显示；

对所述各组不同角度图像进行运动校正包括：

计算转动前后的图像数据在预设空间移动范围内的互相关值，通过索引最大互相关值趋近转动后的图像数据相对转动前的实际平移量与空间转动角；

通过所述实际平移量与空间转动角计算转动后图像的平移与转动矩阵，获得转动后图像的三维坐标变换输出得到运动校正输出图像，所述运动校正输出图像与初始图像于同一坐标系中；

依次完成多组图像数据的运动校正输出。

2.根据权利要求1所述的超声成像装置，其特征在于，所述控制置于穿刺针管内的针式超声探头按预设的偏转角度序列旋转并发射超声波信号包括：控制所述超声探头按照所述预设的偏转角度旋转后，所述超声探头的各阵元按照预设的选通序列、发射时序对所述超声探头前方的被探测对象发射接收超声波信号；

再次控制所述超声探头按照所述预设的偏转角度序列旋转并发射接收超声波信号，以此循环，直至控制所述超声探头完成所述预设的偏转角度序列旋转预设次数为止。

3.根据权利要求2所述的超声成像装置，其特征在于，所述波束合成是所述回波信号根据所述发射时序和接收的延时参数计算超声探头各通道延时，然后通过接收孔径、接收变迹加权、通道求和处理得到原始射频信号。

4.根据权利要求3所述的超声成像装置，其特征在于，所述对波束合成后得到的信号进行预处理包括：对所述原始射频信号进行正交检波提取待处理信号，对所述待处理信号进行低通滤波去噪，然后进行求模、对数压缩、动态范围变换、坐标变换、灰阶映射与伪彩处理得到超声图像数据。

5.根据权利要求1所述的超声成像装置，其特征在于，所述对运动校正后的图像相干复合后得到的图像进行输出显示包括：

计算多组图像数据校正后三维体数据合成对应的加权值；

根据所述加权值计算复合图像；

输出显示所述复合图像。