CN116529629A - 使用发射速度系统、设备和方法的回顾性发射聚焦 - Google Patents

Abstract

一种超声成像系统包括声学元件的阵列，所述声学元件的阵列被配置为以第一发射速度发射超声能量并且接收与以所述第一发射速度发射的所述超声能量相关联的回波。所述系统还包括处理器电路，所述处理器电路与声学元件的阵列通信。处理器被配置为：基于接收到的回波来生成多个多线，确定第二发射速度，基于所述第二发射速度来确定一组发射聚焦延迟，使用所述一组发射聚焦延迟来调节所述多个多线，基于经调节的多个多线来生成图像，并且将所生成的图像输出到与所述处理器电路通信的显示器。

Description

使用发射速度系统、设备和方法的回顾性发射聚焦

技术领域

本公开总体上涉及超声成像，并且具体地涉及可以用于组织像差校正的回顾性发射聚焦。更具体地，本公开涉及基于可以与用于超声发射的发射速度相同或可以与其不同的发射速度的超声发射的回顾性发射聚焦。

背景技术

超声探头可以被配置为以特定发射速度(例如，特定的声速)发射超声能量。然而，成像介质的密度和/或其他特性的差异可能使得超声能量以与所配置的发射速度(例如，预期的发射速度)不同的速度(例如，实际发射速度)传播通过介质。作为说明性示例，超声能量可以以相对更高的发射速度(例如，1540m/s)行进通过具有低脂肪含量和/或高密度的组织，而超声能量可以以相对更低的发射速度(例如，1480m/s)行进通过诸如乳房组织的更胖组织。用于发射超声能量的预期发射速度与超声能量在介质内行进的实际发射速度之间的差异可能导致组织像差。也就是说，基于超声能量生成的图像可能包括由发射速度的差异引起的失真(例如，模糊)。

在一些情况下，超声探头可以被配置用于基于发射脉冲图案以特定发射速度进行超声发射。发射脉冲图案可以用于致动超声探头的换能器元件，使得例如以期望的发射速度发射超声能量。将超声探头配置有新发射脉冲图案以影响用于发射超声能量的期望发射速度在资源(例如，时间、成本、材料等)方面可能是禁止的。例如，证明新发射脉冲图案的安全性和有效性所需的开发和测试可能需要数月。

发明内容

本公开的实施例涉及基于可以与用于超声发射的发射速度相同或不同的声速的回顾性发射聚焦。例如，本文描述的技术可以用于基于不同的第二发射速度发射与以第一发射速度发射的超声发射相关联的聚焦超声成像数据。具体地，超声成像系统可以基于第二发射速度来确定发射聚焦权重和/或延迟并将其应用于超声成像数据。这样一来，超声成像系统可以基于第二发射速度有效地重新聚焦与第一发射速度相对应的发射波束图案。以这种方式，可以调谐与特定发射速度处的发射相对应的超声数据，以就好像发射以不同的发射速度发生一样生成图像。因此，可以减小由超声探头处的发射速度与通过介质的发射速度之间的差异引起的组织像差，并且被配置为以特定发射速度发射超声能量的超声成像系统的使用可以扩展到具有更宽范围的特性(例如，对应于不同的超声传播速度)的组织的成像。为此目的，可以跨各种超声成像应用(诸如乳房成像、血管成像等)使用单个发射脉冲图案。因此，可以改进超声成像系统的可用性，并且可以降低超声成像系统的开发和/或实施所涉及的成本。

在一些方面中，一种超声成像系统包括声学元件的阵列，所述声学元件的阵列被配置为以第一发射速度发射超声能量并且接收与以所述第一发射速度发射的所述超声能量相关联的回波。所述系统还包括处理器电路，所述处理器电路与声学元件的阵列通信。所述处理器可以被配置为基于接收到的回波来生成多个多线，确定第二发射速度，基于所述第二发射速度来确定一组发射聚焦延迟，使用所述一组发射聚焦延迟来调节所述多个多线，基于经调节的多个多线来生成图像，并且将所生成的图像输出到与处理器电路通信的显示器。

在一些方面中，所述超声成像系统包括与所述声学元件的阵列和所述处理器电路通信的多个延迟线。所述处理器电路还可以被配置为控制所述多个延迟线根据所述一组发射聚焦延迟来延迟所述多个多线，以调节所述多个多线。

在一些方面中，所述处理器电路还可以被配置为基于所述第二发射速度来确定一组发射聚焦权重，并且使用所述一组发射聚焦权重来调节所述多个多线。在一些方面中，所述超声成像系统还包括与所述声学元件的阵列和所述处理器电路通信的乘法器。此外，所述处理器电路可以被配置为控制所述乘法器将所述一组发射聚焦权重应用于所述多个多线以调节所述多个多线。

在一些方面中，所述超声成像系统包括与所述处理器电路和所述声学元件的阵列通信的求和器。所述求和器可以被配置为对经调节的多个多线进行求和以产生发射聚焦图像数据。所述处理器电路可以被配置为还基于所述发射聚焦图像数据来生成所述图像。

在一些方面中，所述处理器电路可以被配置为还基于以所述第二发射速度发射的超声能量的模型来确定所述一组发射聚焦延迟。

在一些方面中，所述声学元件的阵列可以被配置为以第一焦深发射所述超声能量。在这样的方面中，所述处理器电路可以被配置为还基于以第二焦深发射的超声能量的模型来确定所述一组发射聚焦延迟。所述处理器电路还可以被配置为基于所述第二发射速度来确定所述第二焦深。

在一些方面中，所述超声能量包括多个超声波束。此外，所述声学元件的阵列可以被配置为从相应的发射波束位置发射所述多个超声波束中的每个。在一些方面中，所述多个多线对应于与接收线位置相关联的成像数据，沿着所述接收线位置针对所述多个超声波束中的每个接收所述回波。

在一些方面中，所述处理器电路可以被配置为基于用户输入来确定所述第二发射速度。所述用户输入可以包括从一组预定发射速度中选择所述第二发射速度。

在一些方面中，所述处理器电路可以被配置为还基于额外的经调节的多个多线来生成所述图像。所述经调节的多个多线可以对应于所述图像的第一线，并且所述额外的经调节的多个多线可以对应于所述图像的第二线。

在一些方面中，所述超声成像系统包括所述显示器。

在一些方面中，一种回顾性地发射聚焦超声数据以进行超声成像的方法包括由处理器电路控制与所述处理器电路通信的声学元件的阵列以第一发射速度发射超声能量并且接收与所发射的超声能量相关联的回波。所述方法还可以包括由所述处理器电路基于接收到的回波来生成多个多线。所述方法还可以包括由所述处理器电路确定第二发射速度，并且由所述处理器电路基于所述第二发射速度来确定一组发射聚焦延迟。此外，所述方法可以包括由所述处理器电路使用所述一组发射聚焦延迟来调节所述多个多线，并且由所述处理器电路基于经调节的多个多线来生成图像。所述方法还可以涉及由所述处理器电路将所生成的图像输出到与所述处理器电路通信的显示器。

根据以下详细描述，本公开的额外的方面、特征和优点将变得明显。

附图说明

将会参考附图描述本公开的说明性实施例，其中：

图1A、1B和1C是根据本公开的方面的超声波束发射的示意图。

图2是根据本公开的方面的超声成像系统的示意图。

图3是根据本公开的方面的处理器电路的示意图。

图4A和图4B是根据本公开的方面的模拟发射波束图案的绘图。

图5是根据本发明的方面的基于发射速度的回顾性发射聚焦的方法的流程图。

图6是根据本公开的方面的基于发射速度发射聚焦多线的方法的流程图。

图7A、图7B和图7C是根据本公开的方面的由回顾性发射聚焦超声图像数据产生的发射波束图案的绘图。

图8是根据本公开的方面的点扩散函数的绘图。

图9A和9B是根据本公开的方面的乳房组织的超声图像。

具体实施方式

出于增进对本公开原理的理解的目的，现在将参考附图中所示的实施例，并且将使用具定的语言来描述所述实施例。然而，应理解，并非意在限制本公开的范围。对所描述的设备、系统和方法的任何更改和其他修改以及本公开的原理的任何其他应用被完全设想到并且包括在本公开内，如本公开所涉及领域的技术人员通常会想到的。具体而言，完全设想到的是关于一个实施例描述的特征、部件和/或步骤可以与关于本公开的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤组合。然而，为简洁起见，将不分开描述这些组合的众多重复。

图1A-1C图示了超声波束的发射和对应的回波接收，其可以用于生成多线。在2007年4月17日提交的标题为“Ultrasonic Synthetic Transmit Focusing with a MultilineBeamformer”的美国专利US 8,137,272(其全部内容通过引用并入本文)中描述了用于生成多线的超声波束的发射和对应回波的接收的示例。更具体地，图1A图示了由换能器阵列8发射的第一发射波束(例如，超声波束)的概况10，换能器阵列8可以包括在超声探头中。图1A还包括第一发射波束的正交视图20，其图示了第一发射波束内的中心波瓣20A和中心波瓣20A的任一侧上的旁波瓣。为此目的，第一发射波束表现出低于波束中心(例如，中心波瓣20A)处的强度峰值的相对恒定的功率水平。在一些实施例中，波束的功率水平可以(例如，由设计者)选择在任何合适的水平(例如，3dB、6dB、20dB等)处。

如进一步所图示，第一发射波束包括在第一发射波束的概况10的最窄宽度处的焦点12。也就是说，例如，第一发射波束可以在聚焦区域12处到达其最紧密的焦点并且随后发散。在一些情况下，焦点12可以对应于在第一发射波束的发射期间通过发射聚焦和/或波束形成来聚焦第一发射波束(例如，聚焦影响换能器阵列8处的输出)的点。如下面更详细描述的，可以使用本文描述的技术来扩展焦点12。

以包含多个接收线14、16和18的宽度发射第一发射波束。在发射第一发射波束之后，可以沿着接收线位置14、16和18接收和聚焦回波。更具体地，响应于单个发射波束，由接收孔径(例如，在换能器阵列8内)的换能器元件接收的回波以三种不同的方式被延迟和求和以在不同的线位置14、16和18处形成多个线，如下面更详细地描述的。在所图示的实施例中，接收线16沿着第一发射波束的中心被接收，并且接收线14和18被横向转向并聚焦以在中心线(例如，接收线16)的任一侧上被接收。如进一步所图示，外线14和18的近场和远场部分在第一发射波束的概况10内，而接收线14和接收线18的中场(例如，中心场)部分不包括在第一发射波束的概况10内。因此，在一些实施例中，可以沿着线14和18从中心线位置(例如，对应于接收线16)的任一侧上的发射能量接收近场和远场部分内的回波和/或回波的部分。为此目的，可以在中心线位置的两侧(例如，分别对应于接收线14和18)对图像场中的目标进行采样。这样一来，近场和远场中的第一发射波束的横向扩展能量可以用于有效的图像接收和分辨率。

图1B图示了第二发射波束的概况10’。可以通过将发射孔径(例如，在换能器阵列8内)相对于第一发射波束的发射孔径向右移位一个接收线的间隔来发射第二发射波束。第二发射波束的概况10’可以类似于第一发射波束的概况10，并且虽然未示出，但是第二发射波束的正交视图可以类似于第一发射波束的正交视图20。因此，并且如在第一发射波束的情况下，第二发射波束的概况10’可以容纳三个接收线16’、18’和22。特别地，沿着三个接收线16’、18’和22的回波可以响应于第二发射波束的发射而被同时接收和波束形成。也就是说，例如，由接收孔径(例如，在换能器阵列8内)的换能器元件接收的回波以三种不同的方式被延迟和求和，以在不同的线位置16’、18’和22处形成多个线。因为第二发射波束从相对于第一发射波束移位的孔径发射，所以接收线16’与来自第一发射的接收线16对准，接收线18’与来自第一发射的接收线18对准，并且接收线22位于第二发射的中心线18’的右侧。

图1C图示了第三发射波束的概况10”。可以通过将发射孔径(例如，在换能器阵列8内)相对于第二发射波束的发射孔径向右移位一个接收线的间隔来发射第三发射波束。第三发射波束的概况10”可以类似于第一发射波束的概况10和/或第二发射波束的概况10’，并且虽然未示出，但是第三发射波束的正交视图可以类似于第一发射波束的正交视图20。第三发射波束的发射波束概况10”包括三个接收线18”、22′和24的至少一部分。为此目的，沿着三个接收线18”、22′和24的回波可以响应于第二发射波束的发射而被同时接收和波束形成。也就是说，例如，由接收孔径(例如，在换能器阵列8内)的换能器元件接收的回波以三种不同的方式被延迟和求和，以在不同的线位置18”、22′和24处形成多个线。所图示的接收线18”、22”和24以与接收线14、16和18以及接收线16’、18’和22相同的间隔彼此间隔开。因此，接收线22’与第二发射波束的接收线22轴向对准。此外，接收线18”与第二发射波束的接收线18’和第一发射波束的接收线18轴向对准。因此，接收线18、18’和18”的路径中的目标可以通过均分别对应于不同发射波束(例如，分别为第一发射波束、第二发射波束和第三发射波束)的三个接收线来采样。以这种方式，对应于第一发射波束、第二发射波束和第三发射波束的回波在接收线18、18’和18”处共同对准。共同对准的回波可以被组合以产生沿着对准线的图像数据线(例如，对应于接收线18、18’和18”)。图像数据线可以在比使用任何个体接收线形成的图像数据更大的场深上聚焦，从而产生扩展的发射聚焦效果。以这种方式，聚焦可以在更大的场深上是有效的，因为来自三个波束发射的回波能量被组合以产生结果图像数据，如下面更详细地描述的。

在一些实施例中，超声能量(例如，超声波束)的发射和对应回波的接收可以以图1A-C中所图示的方式跨图像场重复(例如，继续)，直到已经扫描整个图像场。此外，对于给定的线位置，在接收到与该位置相对应的接收线中每个(例如，接收线的最大数量)的回波之后，可以一起(例如，并行地)处理该线位置的接收线。作为说明性示例，与图1A-C中所图示的线位置相对应的接收线的最大数量是三。因此，可以在处理该线位置的接收线之前接收对应于相同线位置的三个接收线，诸如18、18’和18”。在接收到三个接收线之后，可以一起处理接收线以在对应位置处产生图像数据线。为此目的，可以存储对应于第一发射波束的第一组接收线(例如，14、16和18)和第二组接收线16’、18’和22，至少直到接收到第三组接收线(例如，18”、22和24)。随后，可以一起处理分别来自第一、第二和第三组接收线的接收线18、18’和18”。以这种方式，接收到的回波的处理可以不依赖于来自发射的预求和射频(RF)数据的存储。相反，在处理针对该线位置的接收线之前，可以将存储的使用减少(例如，最小化)到与该线位置相对应的多组接收线的存储，此时可以释放存储以用于后续接收线的存储。

虽然图1A-C中所图示的发射波束的概况在本文被描述为包括三个接收线，但是也可以使用其他合适数量的间隔开的同时接收的线，诸如四个线、六个线、八个线、十二个线、十六个线等。在一些情况下，增加在换能器阵列8处接收的接收线的数量可以涉及将换能器阵列配置为根据更低F数量(例如，相对于对应于更少接收线的F数量的更低F数量)进行发射，使得由换能器阵列8发射的超声能量声穿透更大范围的接收线位置。为此目的，可以通过使用更小的发射孔径进行发射来产生更宽的波束。这样一来，增加在换能器阵列8处接收到的接收线的数量可以涉及减少换能器阵列8的用于发射超声能量的元件的数量。此外，虽然在图1A-C中图示了会聚的发射波束，但是实施例不限于此。在一些实施例中，例如，发散的发射波束可以由换能器阵列8发射并根据本文描述的技术聚焦。

现在转到图2，图示了根据本公开的方面的超声成像系统150的框图。系统150可以用于扫描患者身体的区域或体积。系统150包括与主机130通信(例如，经由通信接口或链路)的超声成像探头102。探头102可以包括换能器阵列104、发射波束形成器106和/或发射/接收开关108(例如，交叉点开关)。主机130(例如，控制台)可以包括多线处理器110a-110n、线存储区112、发射聚焦器132、发射聚焦处理器134、图像处理器122和显示器124。

在一些实施例中，探头102是包括被配置用于由用户手持操作的壳体的外部超声成像设备。换能器阵列104可以类似于图1的换能器阵列8。换能器阵列104还可以被配置为在用户抓握探头102的壳体时获得超声数据，使得换能器阵列104被定位成邻近患者的皮肤或与患者的皮肤接触。探头102被配置为在探头102被定位于患者身体外部时获得患者身体内的解剖结构的超声数据。在一些实施例中，探头102可以是外部超声探头和/或经胸超声心动图(TTE)探头。

在其他实施例中，探头102可以是内部超声成像设备，并且可以包括被配置为位于患者的身体的管腔(包括患者的冠状动脉脉管系统、外周脉管系统、食管、心腔、或其他身体管腔、或身体腔室)内的壳体。在一些实施例中，探头102可以是血管内超声(TVUS)成像导管，或心内超声心动图(ICE)导管。在其他实施例中，探头102可以是经食管超声心动图(TEE)探头。探头102可以是用于包括外部和内部超声成像两者的任何合适的超声成像应用的任何合适的形式。

对于超声成像设备，换能器阵列104朝向患者的解剖对象发射超声信号并且接收从对象反射回换能器阵列104的回波信号。超声换能器阵列104可以包括任何合适数量的声学元件，包括一个或多个声学元件和/或多个声学元件。在一些实例中，换能器阵列104包括单个声学元件。在一些实例中，换能器阵列104可以包括具有任何适当配置中的任何数量的声学元件的声学元件的阵列。例如，换能器阵列104可以包括1个声学元件与10000个声学元件之间的声学元件，包括诸如2个声学元件、4个声学元件、36个声学元件、64个声学元件、128个声学元件、500个声学元件、812个声学元件、1000个声学元件、3000个声学元件、8000个声学元件的值和/或更大和更小两者的其他值。在一些实例中，换能器阵列104可以包括具有任何适当配置中的任何数量的声学元件的声学元件的阵列，诸如线性阵列、平面阵列、弯曲阵列、曲线阵列、圆周阵列、环形阵列、相控阵列、矩阵阵列、一维(1D)阵列、1.x维阵列(例如1.5D阵列)或二维(2D)阵列。可以一致或独立地控制和激活声学元件的阵列(例如，一个或多个行、一个或多个列和/或一个或多个取向)。换能器阵列104可以被配置为获得患者的解剖结构的一维图像、二维图像和/或三维图像。在一些实施例中，换能器阵列104可以包括压电微机械超声换能器(PMUT)、电容性微机械超声换能器(CMUT)、单晶、锆钛酸铅(PZT)、PZT复合材料、其他合适的换能器类型和/或其组合。

对象可以包括任何解剖结构或解剖特征，诸如血管、神经纤维、气道、二尖瓣小叶、心脏结构、腹部组织结构、阑尾、大肠(或结肠)、小肠、肾脏、肝脏和/或患者的任何其他解剖结构。在一些方面中，对象可以包括患者的大肠、小肠、盲肠袋、阑尾、回肠末端、肝脏、上腹部和/或腰肌的至少部分。本公开可以在任何数量的解剖位置和组织类型的背景下实施，包括但不限于器官，包括肝脏、心脏、肾脏、胆囊、胰腺、肺；管道；肠；神经系统结构，包括脑、硬膜囊、脊髓和外周神经；泌尿道；以及血管、血液、心脏的腔室或其他部分、异常器官和/或身体的其他系统内的瓣膜。在一些实施例中，对象可以包括恶性肿瘤，诸如肿瘤、囊肿、病变、出血或人体解剖结构的任何部分内的血池。解剖结构可以是血管，如患者的血管系统的动脉或静脉，所述血管系统包括心脏脉管系统、外周脉管系统、神经脉管系统、肾脏脉管系统和/或身体内部的任何其他适当的管腔。除了自然结构，本公开可以在人造结构(诸如但不限于心脏瓣膜、支架、分流器、过滤器、植入物和其他设备)的背景下实施。

波束形成器106被耦合到换能器阵列104。例如，波束形成器106控制换能器阵列104以用于超声信号的发射。在这种实例中，波束形成器106是发射波束形成器。在一些实施例中，发射波束形成器106可以对发送到换能器104中的阵列内的个体声学换能器的信号施加时间延迟，使得声学信号被转向在远离探头102传播的任何合适方向上。为此目的，超声探头102的换能器阵列104的换能器元件(例如，声学元件)的选定组可以由发射波束形成器106在相应延迟的时间处致动。以这种方式，超声探头102可以用于发射聚焦在与从相应原点沿着换能器阵列104的发射的相应方向相关联的选定聚焦区域处的超声波束(例如，超声能量)。例如，发射波束形成器106可以致动换能器阵列104的不同组换能器元件(例如，不同发射孔径)，使得超声探头102发射图1A-C中所图示的并且分别对应于概况10、10’和10”的第一波束、第二波束和第三波束。在一些实例中，波束形成器106可以是接收波束形成器并且控制超声回波在换能器阵列104处的接收。接收波束形成器106可以包括波束形成的多个阶段。

如图所示，发射波束形成器106可以通过发射/接收开关108耦合到换能器阵列104。发射/接收开关108可以包括交叉点开关。此外，发射/接收开关108可以被实施为将来自发射波束形成器106的高电压发射脉冲和/或来自主机130的信号引导到超声探头102，并且将来自超声探头102的超声回波和/或信号引导到主机130。这样一来，发射/接收开关108可以保护超声探头102和/或主机130内的用于接收的电路(其可以包括被配置用于在更低电压下操作的电路)免受发射脉冲的更高电压的影响。

响应于每个发射波束，超声探头102可以接收回波(例如，在换能器阵列104处)，并且主机130可以接收来自超声探头102的回波和/或与回波相关联的信号。在主机130处，从超声探头102接收的回波可以被应用于多线处理器110a-n的输入。多线处理器110a-n也可以被描述为处理器电路，其可以包括与多线处理器110a-n通信的其他部件，诸如存储器。多线处理器110a-n可以包括被配置为执行本文所描述的操作的中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、控制器、现场可编程门阵列(FPGA)设备、另一个硬件设备、固件设备或其任何组合。多线处理器110a-n还可以被实施为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

此外，多线处理器110a-n可以被配置为处理超声回波。例如，多线处理器110a-n均可以包括被配置为将相应组延迟应用于接收到的回波的接收波束形成器。在一些实施例中，多线处理器110a-n提供接收波束形成的第一或唯一阶段。在其他实施例中，多线处理器110a-n提供接收波束形成的第二或后续阶段(例如，当由波束形成器106执行接收波束形成的第一阶段时)。接收波束形成器还可以将变迹权重应用于从换能器阵列104元件接收的回波。作为所应用的一组延迟和/或变迹权重的结果，多线处理器110a-n可以形成对应于相同发射波束的不同转向的接收波束。更具体地，多线处理器110a-n可以产生多线(例如，多线回波)，其对应于针对给定发射波束沿着不同接收线接收的回波。例如，多线处理器110a-n可以产生针对第一发射波束的分别对应于接收线14、16和18(图1A)的多线、针对第二发射波束的分别对应于接收线16’、18’和22(图IB)的多线、以及针对第三发射波束的分别对应于接收线18”、22’和24(图1C)的多线。

在多线处理器110a-n处生成的多线可以被输出到线存储区112。线存储区112可以包括存储器和/或存储设备(诸如一个或多个寄存器)，并且可以存储多线至少直到已经采集与(例如，形成图像内的线所需的)特定接收线相对应的多线中的每个。例如，对于对应于接收线位置18、18’和18”的图像线，线存储区112可以存储与第一发射波束和接收线位置14、16和18相对应的第一组多线以及与第二发射波束和接收线位置16’、18’和22相对应的第二组多线，至少直到接收到与第三发射波束和接收线18”、22’和24相对应的第三组多线，如上所述。

在线存储区112处接收到对应于特定图像线的多线中每个之后，线存储区112可以将对应于接收线的多线输出到发射聚焦器132。如图所示，发射聚焦器132可以包括权重114a-n、乘法器116a-n、延迟线118a-n和求和器120。在一些实施例中，权重114a-n、乘法器116a-n和延迟线118a-n中的每个的数量可以对应于多线处理器110a-n的数量，多线处理器110a-n的数量继而可以对应于针对图像的特定线生成的接收线位置的数量(例如，多线的数量)。此外，发射聚焦器132可以被实施为软件部件和/或硬件部件的组合。此外，发射聚焦器132可以被实施为模拟和/或数字部件的组合。例如，可以通过将数据(例如，多线数据)存储于存储器中并且在对应于所要延迟的稍后时间处读出数据而将延迟线118a-n实施为数字延迟线。另外地或备选地，延迟线118a-n可以利用不同长度的移位寄存器和/或时钟信号来实施。在一些实施例中，延迟线118a-n可以利用内插波束形成器来实施。类似地，求和器120可以利用加法器电路来实施和/或被实施为数字加法器。

在一些实施例中，发射聚焦器132可以将相应的变迹权重应用于与图像的特定线相对应的一组多线中(例如，从线存储区112接收的一组多线中)的每个多线。特别地，乘法器116a-n均可以接收该组多线中的多线和权重114a-n中的对应发射聚焦权重作为输入，并且可以输出经调节的多线(例如，加权的多线)。在一些实施例中，权重114a-n可以被配置为根据与多线相关联的往返脉冲响应对每个多线进行加权。此外，权重114a-n可以由发射聚焦处理器134配置，如下面更详细地描述的。

发射聚焦器132可以另外地或备选地延迟从线存储区112接收的多线。例如，使用延迟线118a-n，发射聚焦器132可以将相应的延迟应用于与图像的特定线相对应的一组多线中的每个多线。延迟可以均衡对于具有不同发射-接收波束位置组合的多线从线到线存在的相移方差。这样一来，可以最小化和/或避免由组合的多线的相位差引起的信号消除。为此目的，由延迟线118应用的延迟可以取决于多线和/或接收线相对于对应发射波束的中心的位置。作为说明性示例并且关于图1A中所图示的第一发射波束，应用于与接收线位置18相关联的多线的延迟可以取决于接收线位置距接收线位置16(例如，第一发射波束的中心)的距离。此外，由延迟线118a-n实现的延迟可以由发射聚焦处理器134配置，如下面更详细描述的。

发射聚焦器132还可以被配置为在求和器120处对经调节的(例如，加权的和/或延迟的)多线进行求和。特别地，求和器120可以对与图像的特定线相对应的一组多线中的每个经调节的多线进行求和(例如，组合)。求和器120和/或发射聚焦器132的输出可以耦合到图像处理器122。这样一来，图像处理器可以接收组合的经调节的多线。然后，图像处理器122可以基于组合的经调节的多线生成图像。此外，图像处理器122可以执行扫描转换或其他处理以改进所生成的图像。可以输出结果图像以用于在显示器124处显示。

如上所述，发射聚焦器132可以与发射聚焦处理器134通信，发射聚焦处理器134可以配置权重114a-n和/或延迟线118a-n。发射聚焦处理器134也可以被描述为处理器电路。发射聚焦处理器134可以包括被配置为执行本文所描述的操作的中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、控制器、现场可编程门阵列(FPGA)设备、另一个硬件设备、固件设备或其任何组合。发射聚焦处理器134还可以被实施为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

在一些实施例中，发射聚焦处理器134可以配置权重114a-n和/或将乘法器116a-n配置为基于加权算法应用权重114a-n。例如，要应用于多线的权重可以被确定为如下所示：

权重(X,Z)＝幅度(X,Z), (1)

其中，X表示接收到的多线相对于对应发射波束的波束轴的方位角，其中，X＝0对应于发射波束的中心轴，并且Z表示多线形成图像的点的深度。此外，幅度(X,Z)表示发射波前(例如，发射波束的波前)在图像场中的点处的声穿透幅度。通过改变作为深度的函数的权重(例如，根据等式1)，发射处理器134可以随着深度回顾性地且动态地改变发射孔径的尺寸和形状(变迹)。也就是说，例如，发射处理器134可以在发射波束在超声探头102处发射之后改变发射孔径的尺寸和形状。

发射聚焦处理器134可以基于延迟算法来配置延迟线118a-n(例如，受延迟线影响的延迟)。例如，由延迟线118应用于多线的延迟可以被确定为如下所示：

Delay(X,Z)＝propagation_time(X,Z)-propagation_time(0,Z),(2)

其中，X表示接收到的多线相对于对应发射波束的波束轴的方位角，其中，X＝0对应于发射波束的中心轴，并且Z表示多线形成图像的点的深度。此外，propagation_time(X,Z)表示发射波前到达由X和Z表示的点的传播时间，并且propagation_time(0,Z)表示到达在相同深度处但同轴(例如，在发射波束的中心轴上)的点的时间。

在一些实施例中，发射聚焦处理器134可以基于发射场的模拟(例如，模型)来确定加权算法(例如，等式1)和/或延迟算法(例如，等式2)的结果。特别地，发射聚焦处理器134可以基于模拟来确定函数幅度(X,Z)和/或函数propagation_time(X,Z)的值。例如，使用在若干频率下的单色模拟，发射聚焦处理器134可以基于发射场的相位延迟来确定传播时间。此外，发射聚焦处理器134可以基于对发射场在若干模拟频率下的幅度求平均来确定幅度。在一些实施例中，发射聚焦处理器134然后可以将深度相关归一化应用于权重114a-n。归一化可以将给定深度处的每个权重乘以共同因子。在一些情况下，归一化可以被选择为使得散斑区域随着深度具有均匀的亮度。

通过基于延迟算法(等式2)配置延迟线118a-n和/或基于加权算法(等式1)配置乘法器116a-n和/或权重114a-n，发射聚焦处理器可以将发射聚焦器132配置为回顾性地发射由超声探头102发射的聚焦发射波束。也就是说，例如，发射聚焦处理器可以将延迟线118a-n配置为使得延迟线118a-n与求和器120一起重新聚焦在给定方向上共同对准的多线。这种重新聚焦可以考虑由针对每个多线使用不同发射波束位置而产生的相位差。因此，重新聚焦可以最小化或防止组合的多线中的不期望的相位消除。此外，权重114a-n可以关于其与对应发射波束的相应接近度对多线的贡献进行加权。例如，发射聚焦处理器134可以基于加权算法(例如，等式1)和发射场的一个或多个模拟将权重114a-n配置为使得更高的权重被应用于具有更高信噪比的多线。因此，被生成并输出到显示器124的图像可以包括沿着每个接收线的扩展的场深(例如，由常规聚焦产生的相对于焦点12的扩展的焦点)以及由于在每个接收线方向上的多次采样的组合而引起的增强的穿透(例如，改进的信噪比)。

在一些实施例中，发射聚焦处理器134可以基于对由超声探头102发射的波束的发射特性进行建模的发射场的模拟来导出用于延迟线118a-n的配置的延迟和/或用于权重114a-n的配置的权重。这些特性可以包括例如用于发射发射波束的声速、发射孔径的尺寸和/或形状(例如，换能器阵列104中用于发射发射波束的换能器元件的数量和/或位置)、发射波束的焦深等。在一些实施例中，发射处理器134可以在发射场的模拟期间与在发射期间使用的值相比改变这些特性中的一个或多个。例如，发射处理器134可以使用与由超声探头102用于发射发射波束的声速不同的声速来确定用于延迟线118a-n的配置的延迟和/或用于权重114a-n的配置的权重。以这种方式，发射聚焦器132可以基于与用于超声发射的声速不同的声速来发射聚焦多线，这可以校正对应于超声探头102处的声速设置的预期声速与由超声能量传播通过特定介质产生的实际声速之间的差异。也就是说，例如，基于实际声速的发射聚焦可以用于执行组织像差校正(TAC)，如下面更详细地描述的。

虽然超声成像系统150被图示和描述为具有包括在超声探头102中的某些部件和包括在主机130中的某些部件，但是实施例不限于此。为此目的，在一些实施例中，显示器124可以是与主机130通信的独立设备。此外，在一些实施例中，波束形成器106和/或开关可以另外地或备选地包括在主机130中。在一些实施例中，多线处理器110a-n可以包括在超声探头102中。此外，虽然某些部件被图示为单独的，但是可以意识到，一个或多个部件可以包括在组合系统中和/或某个部件可以执行本文描述的技术中的一种或多种。

在一些实施例中，处理器110a-n、134和/或122均可以是组合系统(例如，主机130)的一部分。例如，在一些实施例中，处理器110a-n、134和/或122可以定位在同一外壳或壳体内。另外，处理器110a-n、134和/或122可以共享一个或多个软件或硬件部件。为此目的，处理器110a-n、134和/或122中的一个或多个可以被实施为单个处理系统。在其他实施例中，处理器110a-n、134和/或122可以是单独的系统，但是可以彼此通信。处理器可以彼此连续通信，或可以彼此间歇通信。处理器可以经由一个或多个有线连接线缆(包括任何合适的导体，诸如单导体、双绞线、通用串行总线(USB)线缆或任何其他合适的连接线缆)彼此通信或与超声探头102、显示器124、发射聚焦器132等通信。处理器110a-n、134和/或122可以另外地或备选地经由无线连接、光学连接彼此通信和/或与超声成像系统150的另一部件通信，或可以经由任何合适类型的可移动存储器或存储介质或经由任何其他合适的通信手段相连接。处理器110a-n、134和/或122中的任一个和/或全部可以包括任何合适的系统或设备或是任何合适的系统或设备的一部分，诸如但不限于移动控制台、台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、智能手机或任何其他合适的计算设备。

图3是根据本公开的方面的处理器电路300的示意图。处理器电路300或类似的处理器电路可以在先前公开的任何合适的设备或系统中实施。一个或多个处理器电路300可以被配置为执行本文描述的操作。处理器电路300可以包括额外电路或电子部件，诸如本文描述的那些。在示例中，一个或多个处理器电路300可以与换能器阵列104、波束形成器106、超声探头102内的电路或其他部件通信。此外，一个或多个处理器电路300可以与线存储区112、发射聚焦器132、主机130内的电路或其他部件通信。一个或多个处理器电路200还可以与显示器124以及超声成像系统150内的任何其他合适的部件或电路通信。此外，主机130和/或处理器110a-n、134和/或122中的任一个可以类似于处理器电路300。如图所示，处理器电路300可以包括处理器310、存储器312(其可以包括指令314)和通信模块316。这些元件可以例如经由一个或多个总线彼此直接或间接通信。

处理器310可以包括被配置为执行本文描述的操作的CPU、GPU、DSP、专用集成电路(ASIC)、控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、另一硬件设备、固件设备或其任何组合。处理器310还可以被实施为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心连接的一个或多个微处理器、或任何其他这样的配置。

存储器312可以包括高速缓存存储器(例如，处理器310的高速缓存存储器)、随机存取存储器(RAM)、磁阻式RAM(MRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、固态存储器设备、硬盘驱动器、其他形式的易失性和非易失性存储器、或不同类型的存储器的组合。在实施例中，存储器312包括非瞬态计算机可读介质。存储器312可以存储指令314。指令314可以包括当由处理器310运行时使得处理器310执行本文参考多线处理器110a-n、发射聚焦处理器134、图像处理器122等描述的操作的指令。指令314还可以被称为代码。术语“指令”和“代码”应当被宽泛地解释为包括(一个或多个)任何类型的计算机可读语句。例如，术语“指令”和“代码”可以是指一个或多个程序、例程、子例程、函数、流程等。“指令”和“代码”可以包括单个计算机可读语句或许多计算机可读语句。

通信模块316可以包括任何电子电路和/或逻辑电路，以促进处理器电路300、主机130的部件、超声探头102的部件和/或显示器124之间的直接或间接数据通信。在这方面，通信模块316可以是输入/输出(I/O)设备。例如，通信模块316可以包括触敏板或触摸屏显示器、键盘/鼠标、操纵杆、按钮、滚轮等。在一些实例中，通信模块316促进处理器电路300的各种元件和/或超声成像系统150的设备和系统之间的直接或间接通信。此外，通信模块316可以使用任何合适的通信技术(诸如线缆接口(诸如USB、微型USB、Lightning或FireWire接口)、蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、Li-Fi或蜂窝数据连接(诸如2G/GSM、3G/UMTS、4G/LTE/WiMax或5G))来促进处理器电路300的各种元件和/或超声成像系统150的设备和系统之间的无线和/或有线通信。

现在转到图4A-B，模拟发射波束图案。在图4A-B中，水平轴以一些任意单位表示方位角，并且竖直轴以一些任意单位表示深度。图4A的绘图400和绘图450中的每个图示了针对行进通过介质的超声能量的相应模拟发射波束图案。在绘图400的情况下，发射波束图案对应于以1540米/秒(m/s)的发射速度从超声探头(例如，超声探头102)发射超声能量。绘图450图示了对应于以1480m/s的发射速度从超声探头发射超声能量的发射波束图案。

在一些实施例中，例如，超声探头(诸如超声探头102)可以(例如，经由波束形成器106)被配置为以特定发射速度(诸如4A中所示的发射速度1540m/s或图4B中所示的发射速度1480m/s)发射超声能量。例如，波束形成器106可以利用对应于期望发射速度的发射脉冲图案来致动换能器阵列104的元件。为此目的，波束形成器可以利用第一发射脉冲图案来致动换能器阵列104的元件以用于以1540m/s的超声发射，并且可以利用不同的第二发射脉冲图案来致动换能器阵列104的元件以用于以1480m/s的超声发射。虽然超声可以被配置为以特定发射速度(例如，预期发射速度)发射超声能量，但是由于介质的密度和/或其他特性的差异，超声能量可以以不同的速度(例如，实际发射速度)传播通过介质。作为说明性示例，超声能量可以以相对更高的发射速度(例如，1540m/s)行进通过具有低脂肪含量和/或高密度的组织，而超声能量可以以相对更低的发射速度(例如，1480m/s)行进通过诸如乳房组织的更胖组织。

在图4A-B中所示的实施例中，介质可以具有1480m/s的超声传播速度。这样一来，虽然绘图400对应于以1540m/s的发射速度(例如，以1540m/s的预期发射速度)发射的超声能量，但是超声能量可以以1480m/s的发射速度(例如，以1480m/s的实际发射速度)传播通过介质。以这种方式，绘图400图示了在介质内的超声能量的实际发射速度与在超声探头处的发射期间使用的预期发射速度之间具有不匹配的发射波束图案的示例。另一方面，绘图450图示了其中介质内的超声能量的实际发射速度与在超声探头处的发射期间使用的预期发射速度近似匹配的发射波束图案的示例。

焦深402对应于与1540m/s的预期发射速度相对应的发射波束的焦深(例如，绘图400的焦深)，并且焦深452对应于与1480m/s的预期发射速度相对应的发射波束的焦深(例如，绘图450的焦深)。如图所示，焦深402小于焦深452。为此目的，图4A-B图示了介质内的超声能量的实际发射速度与在超声探头102处发射超声能量期间使用的预期发射速度之间的失配可以与所产生的发射波束图案的焦深的移位(例如，偏移)相关联。在一些情况下，这种移位可能引起由超声能量产生的图像中的图像失真(例如，模糊和/或降低的图像分辨率)。焦深的这种移位和/或所产生的图像失真可以被称为组织像差。

作为说明性实例，当主机和/或超声探头未配置有对应于超声能量传播通过介质的速度的发射脉冲图案时，可能发生组织像差。将超声主机和/或超声探头配置有新发射脉冲图案以影响用于发射超声能量的期望发射速度在资源(例如，时间、成本、材料等)方面可能是禁止的。例如，证明新发射脉冲图案的安全性和有效性所需的开发和测试可能需要数月。因此，组织像差校正(TAC)的备选方法可以改进超声成像系统的可用性，并且可以降低超声成像系统的开发和/或实施所涉及的成本。

如下面更详细描述的，超声成像系统150可以用于基于不同的第二发射速度发射与以第一发射速度的超声发射相关联的聚焦超声成像数据。例如，超声成像系统150可以基于第二发射速度来确定发射聚焦权重和/或延迟并将其应用于与超声发射相关联的多线。这样一来，超声成像系统150可以基于第二发射速度有效地重新聚焦与第一发射速度相对应的发射波束图案。以这种方式，可以调谐与以特定发射速度的发射相对应的超声数据，以就好像发射以不同的发射速度发生一样生成图像。因此，可以减小由超声探头处的发射速度与通过介质的发射速度之间的差异引起的组织像差，并且被配置为以特定发射速度发射超声能量的超声成像系统的使用可以扩展到具有更宽范围的特性(例如，对应于不同的超声传播速度)的组织的成像。

图5是根据本公开的方面的基于与在超声探头(例如，超声探头102)处用于发射超声能量的发射速度不同的发射速度的回顾性发射聚焦的方法500的流程图。将参考图6描述方法500的一个或多个步骤。如图所示，方法500包括多个枚举的步骤，但是方法500的实施例可以在枚举的步骤之前、之后或之间包括额外步骤。在一些实施例中，所枚举的步骤中的一个或多个可以被省略、以不同的顺序执行或同时执行。方法500的步骤可以由超声成像系统150内的任何合适的部件来执行，并且所有步骤不需要由相同的部件来执行。在一些实施例中，方法500的一个或多个步骤可以由超声成像系统150的处理器电路(例如，处理器电路300(图3))执行或在超声成像系统150的处理器电路(例如，处理器电路300(图3))的指导下执行，超声成像系统150包括主机130、发射聚焦处理器134、图像处理器122或任何其他部件。

在步骤502处，方法500包括控制阵列以第一发射速度发射超声能量。例如，主机130可以根据发射脉冲图案控制换能器阵列104以第一发射速度输出超声能量。更具体地，主机130可以与波束形成器106通信，波束形成器106可以响应于通信而根据发射脉冲图案致动换能器阵列104的一个或多个换能器元件。因此，所致动的一个或多个换能器元件可以以第一发射速度发射超声能量。

在一些实施例中，第一发射速度可以是超声探头102和/或主机130的默认发射速度。例如，超声探头102可以被预先配置用于以第一发射速度发射超声能量，和/或主机130可以被预先配置为控制超声探头102以第一发射速度发射超声能量。例如，主机130可以被预先配置有对应于第一发射模式的发射脉冲图案。此外，在一些情况下，第一发射速度可以是超声探头102和/或主机130被配置为使用的唯一发射速度。另外地或备选地，主机130可以基于经由通信模块316在主机130处接收的用户输入来确定第一发射速度。在一些实施例中，例如，主机130可以被预先配置有与相应的一组预定发射速度相对应的多个发射脉冲图案。在这种情况下，用户输入可以从该组预定发射速度中选择发射速度，并且基于该选择，主机130可以选择用于控制超声探头102的发射脉冲图案。作为说明性示例，第一发射速度可以是1540m/s。

在步骤504处，方法500涉及接收回波。特别地，超声探头102可以接收与以第一速度发射的超声能量相关联的回波。例如，在以第一发射速度发射超声能量之后，超声探头102可以控制换能器阵列104的操作以接收回波，并且发射/接收开关108可以将与接收到的回波相关联的信号(例如，与接收到的回波相对应的电信号)路由到主机130。

在步骤506处，方法500涉及确定第二发射速度。在一些实施例中，主机130可以基于用户输入来确定第二发射速度。例如，主机130可以如上所描的那样经由通信模块316接收用户输入，通信模块316可以包括I/O设备。为此目的，可以经由与图形用户接口(GUI)、触摸屏接口、按钮、鼠标、键盘、操纵杆、触控板等的交互来接收用户输入。此外，用户输入可以对应于对第二发射速度的选择。例如，用户输入可以从在主机130处预先确定和/或预先配置的一组发射速度中选择第二发射速度。例如，主机130可以包括两个或更多个发射速度，并且每个发射速度可以对应于不同类型的组织。为此目的，用户输入可以对应于组织类型的选择，诸如脂肪或致密乳房组织，其可以映射到主机130处的发射速度之一。另外地或备选地，用户输入可以从主机130处支持的发射速度的范围内选择第二发射速度。作为说明性示例，发射速度的范围可以包括与不同生物材料(例如，不同组织)内的超声能量的速度相关联的发射速度，诸如1460m/s和1620m/s之间的发射速度。

另外地或备选地，可以基于在超声成像系统150处接收的数据来确定第二发射速度。例如，超声成像系统150(例如，主机130)可以基于正被成像的解剖特征的指示、耦合到系统150的探头(例如，探头102)的类型和/或能力、在超声成像系统150处接收和/或检测的患者数据等来确定第二发射速度。解剖特征的指示可以对应于选择解剖特征的用户输入。另外地或备选地，超声成像系统150可以基于用于对特征进行成像的一个或多个设置(诸如深度设置、探头102的位置和/或取向等)来识别解剖特征。在一些实施例中，例如，超声成像系统150可以包括解剖特征的指示与成像的解剖特征之间的映射(例如，表)以确定解剖特征。在一些实施例中，超声成像系统150可以被训练为基于深度学习网络(诸如卷积神经网络(CNN))或人工智能系统或结构的另一合适的实施方式(包括例如随机森林深度学习方法或回归分析方法)来识别解剖特征和/或第二发射速度。例如，超声成像系统150可以基于深度学习网络和/或人工智能系统将在超声成像系统150处接收的数据分类为对应于特定解剖特征和/或发射速度。此外，患者数据可以包括与患者相关联的诊断、体重、身体质量指数(BMI)、病史等，其可以被输入到超声成像系统150和/或从本地或远程数据存储区(例如，数据库)检索。超声成像系统150还可以包括解剖特征和/或解剖特征的指示与发射速度之间和/或患者度量(例如，BMI)与发射速度之间的映射(例如，表)，以确定第二发射速度。

作为说明性示例，响应于确定被成像解剖特征与其他解剖特征相比相对密集(肌肉组织的情况可以如此)和/或确定患者具有相对低的BMI(例如，低比例的总脂肪)，可以确定第二发射速度相对高。另一方面，响应于确定被成像解剖特征与其他解剖特征相比相对密集(肌肉组织的情况可以如此)和/或确定患者具有相对低的BMI(例如，低比例的总脂肪)，可以确定第二发射速度相对高。

此外，在一些实施例中，可以基于超声成像数据的分析来确定第二发射速度，所述超声成像数据诸如为与接收到的回波(例如，在步骤504处接收到的回波)相关联的数据，所述回波与以第一速度发射的超声能量相关联。例如，在一些实施例中，超声成像系统150可以识别由接收到的回波产生的图像中的组织像差(例如，声速像差)和/或基于与接收到的回波相关联的数据。基于所识别的像差，超声成像系统150还可以确定是否将第二发射速度设置为比第一发射速度相对更高或更低的速度和/或从第一发射速度的速度调节。例如，超声成像系统150可以确定由接收到的回波产生的图像中的组织像差(例如，在图像内的不同点上)的映射，并且可以基于组织像差的映射来确定第二声速。在2019年4月25日提交的标题为“SYNTHETIC TRANSMIT FOCUSING ULTRASOUND SYSTEM WITH SPEED OF SOUNDMAPPING”的临时申请No.62/838,365(其全部内容通过引用并入本文)中描述了图像内的组织像差的识别的示例。

此外，分析超声成像数据以确定第二发射速度可以另外地或备选地包括比较对应于不同发射速度的超声成像数据。例如，超声成像系统150可以控制换能器阵列104以包括第一发射速度的一组不同发射速度发射超声能量(例如，在步骤502处)，并且可以接收与该组不同发射速度相对应的回波。在一些情况下，超声成像系统150可以基于回波来生成针对该组发射速度中的每个发射速度的相应图像。然后，超声成像系统150然后可以从图像中识别具有最高图像质量和/或特定质量(诸如最高亮度、对比度等)的图像。特别地，超声成像系统150可以执行图像处理(诸如像素水平图像处理(评价是否存在像素的颜色的变化))，以对图像进行比较。在一些实施例中，超声成像系统150可以将与所识别的图像相对应的发射速度确定为第二发射速度。

在步骤508处，方法500涉及基于接收到的回波(例如，在步骤504处接收到的回波)生成多线。例如，主机130可以在多线处理器110a-n处基于在超声探头102处接收的回波来生成多线。为此目的，多线处理器110a-n可以将延迟和/或变迹权重应用于接收到的回波(例如，应用于与接收到的回波相对应的电信号)，以形成与相同发射超声能量相对应的不同转向的接收波束(例如，多线)。

在步骤510处，方法500涉及基于第二发射速度发射聚焦多线。特别地，主机130可以在组合经调节的多线之前使用发射聚焦器132调节与特定接收线位置相对应的多线，如下面参考图6所描述的。此外，在多线被发射聚焦之前，可以存储在步骤508处生成的多线，至少直到接收到与接收线位置相对应的每个多线，如上面参考图2所描述的。在一些实施例中，例如，在主机130基于第二发射速度调节多线之前，可以将多线存储在线存储区112中。

现在参考图6，图示了根据本公开的方面的基于第二发射速度发射聚焦多线的方法600的流程图。特别地，方法500的步骤510可以根据方法600的一个或多个步骤来实施。如图所示，方法600包括多个枚举的步骤，但是方法600的实施例可以在枚举的步骤之前、之后或之间包括额外步骤。在一些实施例中，所枚举的步骤中的一个或多个可以被省略、以不同的顺序执行或同时执行。方法600的步骤可以由超声成像系统150内的任何合适的部件来执行，并且所有步骤不需要由相同的部件来执行。在一些实施例中，方法600的一个或多个步骤可以由超声成像系统150的处理器电路(例如，处理器电路300(图3))执行或在超声成像系统150的处理器电路(例如，处理器电路300(图3))的指导下执行，超声成像系统150包括发射聚焦处理器134、图像处理器122或任何其他部件。

在步骤602处，方法600涉及确定发射聚焦权重。在一些实施例中，发射聚焦处理器134可以基于等式1以及发射场的模拟来确定发射聚焦权重。例如，发射聚焦处理器134可以模拟发射场，并且基于该模拟，发射聚焦处理器134可以确定模拟图像场中的不同点处的幅度值(例如，函数幅度(X,Z)的值)。如上面参考等式1和图2所描述的，发射聚焦处理器134可以使用所确定的幅度值来确定与图像场中的点相对应的多线的发射聚焦权重。特别地，发射聚焦处理器134可以确定关于其与对应发射波束的相应接近度对多线的贡献进行加权的发射聚焦权重。例如，发射聚焦处理器134可以基于所确定的幅度值来确定随着相应多线(例如，模拟内的接收线位置)处的信噪比的增加而增加的一组发射聚焦权重。

此外，在一些实施例中，发射聚焦处理器134可以基于第二发射速度来确定发射聚焦权重。例如，发射聚焦处理器134可以部分地基于第二发射速度来模拟发射场。发射场的模拟可以包括与用于发射超声能量的特性相对应的一个或多个参数。这些特性可以包括例如用于发射发射波束的声速、发射孔径的尺寸和/或形状(例如，换能器阵列104中用于发射发射波束的换能器元件的数量和/或布置)、发射波束的焦深等。因此，为了基于第二声速模拟发射场，发射聚焦处理器134可以被配置为基于第二声速设置模拟的一个或多个参数。此外，基于第二发射速度，发射聚焦处理器134可以被配置为利用与用于发射超声能量的值(例如，第一发射速度)相对应或不同的特性模拟发射场。

例如，如果第二发射速度与第一发射速度相同，则发射聚焦处理器134可以利用以第二发射速度发射的超声能量模拟发射场。在这种情况下，模拟发射场的特性可以对应于用于使用超声探头102发射超声能量的特性(例如，第一发射速度)。作为说明性示例，如果第一发射速度和第二发射速度是1540m/s，则发射聚焦处理器134可以基于与发射速度1540m/s相对应的发射场的模拟来确定发射聚焦权重。

另一方面，如果第二发射速度不同于第一发射速度，则发射聚焦处理器134可以被配置为与超声能量发射期间使用的对应声速和/或焦深相比，调节模拟发射场的声速和/或焦深。作为说明性示例，如果第一发射速度是1540m/s并且第二发射速度是1480m/s，则发射聚焦处理器134可以被配置为以1480m/s的发射速度模拟发射场。在这种情况下，发射场的模拟可以类似于图4B中所示的绘图450。另外地或备选地，发射聚焦处理器134可以被配置为利用相对于针对以第一发射速度发射超声能量所预期的焦深调节的焦深模拟发射场。例如，如通过对应于发射速度1540m/s的焦深402和对应于发射速度1480m/s的焦深452之间的差异所示(图4A-B)，发射速度的差异可能导致发射场的焦深的变化。这样一来，调节模拟发射场的焦深可以提供与利用第二发射速度模拟发射场类似的效果。在一些实施例中，发射聚焦处理器134可以基于第二声速来识别模拟发射场的经调节的焦深。在一些实施例中，例如，发射聚焦处理器134可以被配置有用于发射场模拟的发射速度和焦深之间的映射(例如，查找表)。因此，发射聚焦处理器134可以基于第二声速和映射来确定发射场模拟的焦深，并且发射聚焦处理器134然后可以基于所确定的用于模拟的焦深来模拟发射场。

在任何情况下，基于模拟，发射聚焦处理器134可以确定发射聚焦权重。在一些实施例中，发射聚焦权重可以是在发射聚焦器132处应用于多线的权重。因此，发射聚焦处理器134可以基于所确定的发射聚焦权重来配置权重114a-n。

在步骤604处，方法600涉及确定发射聚焦延迟。在一些实施例中，发射聚焦处理器134可以基于等式2以及发射场的模拟来确定发射聚焦延迟。例如，发射聚焦处理器134可以模拟发射场，并且基于该模拟，发射聚焦处理器134可以确定模拟图像场中的不同点处的传播时间(例如，传播延迟)值(例如，函数propagation_time(X,Z)的值)。如上面参考等式2和图2所描述的，发射聚焦处理器134可以使用所确定的传播时间值来确定与图像场中的点相对应的多线的发射聚焦延迟。特别地，发射聚焦处理器134可以确定均衡对于具有不同发射-接收波束位置组合的多线从线到线存在的相移方差的发射聚焦延迟。这样一来，可以最小化和/或避免由组合的多线的相位差引起的信号消除。例如，发射聚焦处理器134可以基于多线相对于模拟发射场内的对应发射波束的中心的位置来确定发射聚焦延迟。

发射聚焦处理器134还可以基于第二发射速度来确定发射聚焦延迟。例如，如上所述，发射聚焦处理器134可以部分地基于第二发射速度来模拟发射场。因此，发射聚焦处理器134可以利用可以与第一发射速度相同或不同的第二发射速度模拟发射场，和/或发射聚焦处理器134可以利用相对于以针对第一发射速度发射超声能量所预期的焦深调节的焦深模拟发射场。在任何情况下，发射聚焦处理器134可以基于发射场的模拟来确定发射聚焦延迟。此外，发射聚焦延迟可以是在发射聚焦器132处应用于多线的延迟(例如，经由延迟线118a-n)。因此，发射聚焦处理器134配置发射聚焦器132和/或延迟线118a-n以应用所确定的发射聚焦延迟。

在步骤606处，方法600涉及基于所确定的发射聚焦权重和延迟来调节多线。如上所述，发射聚焦处理器134可以配置发射聚焦器132以将所确定的发射聚焦权重和/或延迟应用于多线。为此目的，基于所确定的发射聚焦权重来调节多线可以涉及在乘法器116a-n处将权重114a-n(其可以基于发射聚焦权重来配置)应用于多线。此外，基于所确定的发射聚焦延迟来调节多线可以涉及在延迟线118a-n处将多线延迟发射聚焦延迟。

在步骤608处，方法600涉及对经调节的多线进行求和。也就是说，例如，可以组合在步骤606处调节的多线。在一些实施例中，发射聚焦器132可以在求和器120处对多线进行求和，求和器120可以接收延迟线118a-n的输出作为输入。通过对多线进行求和，求和器120可以产生具有扩展的场深的发射聚焦图像数据。求和器120可以被实施有加法器电路、被实施为数字求和器、或其组合。

现在返回到图5，在步骤512处，方法500可以包括基于发射聚焦多线生成图像。特别地，图像处理器122可以接收发射聚焦多线作为输入，并且可以基于接收到的发射聚焦多线来生成图像。在一些实施例中，发射聚焦多线可以对应于与图像中的线相关联的图像数据。因此，图像处理器122可以接收分别对应于与图像内的不同线相关联的图像数据(例如，沿着不同接收线接收的图像数据)的一组发射聚焦多线，并且可以聚合该组发射聚焦多线以生成图像。图像处理器122还可以执行扫描转换或其他处理以改进所生成的图像。如上面参考步骤510和图6所描述的，对多线进行发射聚焦可以涉及基于发射聚焦延迟来调节多线。因此，图像处理器122可以基于通过发射聚焦延迟调节的多线来生成图像。

在步骤514处，方法500可以涉及输出图像以用于显示。更具体地，由图像处理器122生成的图像可以输出到可以包括在主机130中或通信地耦合到主机130(例如，经由有线或无线接口)的显示器，诸如显示器124。

图7A-7C图示了由回顾性发射聚焦超声图像数据(例如，发射聚焦多线)产生的发射波束图案。在图7A-7C中，水平轴以一些任意单位表示方位角，并且竖直轴以一些任意单位表示深度。在图7A-C中所示的实施例中，相对于通过介质的超声发射来确定发射波束图案中的每个，其中，超声能量以1480m/s的速度传播。为此目的，所图示的发射波束图案可以对应于由根据本文描述的技术(例如，根据图5的方法500和/或图6的方法600的一个或多个步骤)回顾性地对图4A-B中所示的发射波束图案进行发射聚焦而产生的波束图案。

特别地，图7A图示了对应于由换能器阵列104以1480m/s的发射速度发射的第一超声发射的发射波束的绘图700。绘图700还对应于与基于1480m/s的发射速度回顾性地发射聚焦的第一超声发射(例如，基于第一超声发射生成的多线)相关联的超声成像数据。为此目的，绘图700图示了在回顾性发射聚焦之后与图4B的绘图450中的发射波束图案相对应的发射波束图案。也就是说，例如，绘图700可以由使用发射聚焦权重和/或延迟来调节与利用绘图450的发射波束图案发射的超声发射相关联的多线和/或接收到的回波而产生。

图7B图示了对应于由换能器阵列以1540m/s的发射速度发射的第二超声发射的发射波束的绘图720。绘图720还对应于与基于1540m/s的发射速度发射聚焦的第二超声发射(例如，基于第二超声发射生成的多线)相关联的超声成像数据。为此目的，绘图720图示了在回顾性发射聚焦之后与图4A的绘图400中的发射波束图案相对应的发射波束图案。因此，绘图720可以由使用发射聚焦权重和/或延迟来调节与利用绘图400的发射波束图案发射的超声发射相关联的多线和/或接收到的回波而产生。

与绘图450中所示的发射波束图案相比，绘图700中所示的回顾性发射聚焦波束图案表现出扩展的场深(例如，扩展的焦点)。例如，绘图700中所示的回顾性发射聚焦波束图案具有比绘图450中所示的发射波束图案更窄的概况。类似地，与绘图400中所示的发射波束图案相比，绘图720中所示的回顾性发射聚焦波束图案表现出扩展的场深。然而，与绘图700的波束图案相比，绘图720的波束图案具有更宽的概况，这可能导致与基于绘图700的波束图案生成的图像相比基于绘图720的波束图案生成的图像中的降低的图像分辨率和/或增加的模糊度。绘图700和绘图720之间的差异可以由在换能器阵列104处使用的发射速度(例如，在该示例中为1540m/s)与超声能量在介质内传播的发射速度(例如，在该示例中为1480m/s)之间的速度差对绘图720的波束图案的生成的影响产生。换句话说，与绘图700的波束图案相比，绘图720的波束图案可能由于组织像差而失真。

图7C图示了对应于由换能器阵列以1540m/s的发射速度发射的第三超声发射的发射波束的绘图740。绘图740还对应于与基于1480m/s的发射速度发射聚焦的第三超声发射(例如，基于第三超声发射生成的多线)相关联的超声成像数据。为此目的，类似于绘图720，绘图740图示了在回顾性发射聚焦之后与图4A的绘图400中的发射波束图案相对应的发射波束图案。然而，虽然绘图720可以由基于1540m/s的发射速度的与绘图400的波束图案相对应的发射聚焦图像数据产生，但是绘图740可以由基于1480m/s的发射速度的与绘图400的波束图案相对应的发射聚焦图像数据产生。在与绘图720的进一步比较中，绘图740中所示的波束图案维持相对更窄的波束概况。这样一来，基于绘图740的波束图案生成的图像可以看起来不太模糊(例如，更清晰)，并且具有比基于绘图720的波束图案生成的图像相对更高的分辨率。实际上，绘图740中所示的波束图案看起来基本上类似于绘图700中所示的波束图案。因此，基于绘图740的波束图案生成的图像可以类似于基于绘图700的波束图案生成的图像。以这种方式，绘图740图示了根据本文描述的技术的在换能器阵列104处使用的发射速度(例如，在该示例中为1540m/s)与超声能量在介质内传播的发射速度(例如，在该示例中为1480m/s)之间的速度差异可以经由回顾性发射聚焦来考虑(例如，可以最小化差异的影响)。

图8图示了针对不同超声成像和发射聚焦技术的焦深处的点扩散函数(802、804和806)的比较的绘图800，类似于上面参考图7A-C所描述的。特别地，绘图800包括技术之间的焦点质量的比较，其中，值在水平轴上的更宽扩散表示相对更低的焦点质量，并且值在水平轴上的更窄扩散表示相对更高的焦点质量。在所图示的实施例中，相对于通过介质的超声发射来确定点扩散函数(802、804和806)中的每个，其中，超声能量以1480m/s的速度传播。在图8中，水平轴以一些任意单位表示距离，并且竖直轴以一些任意单位表示强度。

第一点扩散函数802对应于基于具有1480m/s的发射速度的第一超声发射生成的第一图像内的点扩散函数。更具体地，第一点扩散函数802对应于由基于与基于1480m/s的发射速度的第一超声发射相关联的发射聚焦超声数据生成的图像产生的点扩散函数。因此，第一点扩展函数802可以与基于图7A的绘图700中所示的发射波束图案生成的图像相关联。

第二点扩散函数804对应于基于具有1540m/s的发射速度的第二超声发射生成的第二图像内的点扩散函数。特别地，第二点扩散函数804对应于由基于与基于1540m/s的发射速度的第二超声发射相关联的发射聚焦超声数据生成的图像产生的点扩散函数。这样一来，第二点扩散函数804可以与基于图7B的绘图720中所示的波束图案生成的图像相关联。

第三点扩散函数806对应于基于具有1540m/s的发射速度的第三超声发射生成的第三图像内的点扩散函数。然而，与第二点扩散函数804相比，第三点扩散函数806对应于基于与基于1480m/s的发射速度的第三超声发射相关联的发射聚焦超声数据生成的第三图像。也就是说，例如，第三点扩散函数806可以对应于基于图7C的绘图740中所示的波束图案生成的图像。

如图所示，第一点扩散函数802和第三点扩散函数806中的每个是相对类似的，而第二点扩散函数804具有比第一点扩散函数802和第三点扩散函数806两者相对更宽的分布。为此目的，绘图800还图示了对于对应图像中的给定点，第一图像和第三图像(例如，分别对应于第一点扩散函数802和第三点扩散函数806)可以比第二图像(例如，对应于第二点扩散函数804)更不模糊且更可分辨。换句话说，绘图800还示出了根据本文描述的技术的在换能器阵列104处使用的发射速度(例如，在该示例中为1540m/s)与超声能量在介质内传播的发射速度(例如，在该示例中为1480m/s)之间的速度差异可以经由回顾性发射聚焦来考虑(例如，可以最小化差异的效应)。

图9A-B图示了以大约1480m/s的速度传播超声能量的乳房组织的超声图像。在图9A-B中，水平轴以一些任意单位表示方位角，并且竖直轴以一些任意单位表示深度。图9A图示了基于以1540m/s的发射速度(例如，来自换能器阵列104)的超声能量的发射和与基于1540m/s的发射速度的超声能量相关联的超声数据(例如，多线)的发射聚焦而生成的超声图像900。图9B图示了基于以1540m/s的发射速度(例如，来自换能器阵列104)的超声能量的发射和与基于1480m/s的发射速度的超声能量相关联的超声数据(例如，多线)的发射聚焦而生成的超声图像950。如图所示，超声图像950的图像质量在分辨率和/或锐度方面比超声图像900更好。因此，图9A-B还展示了本文描述的技术的益处。

本领域技术人员将认识到，上文所描述的装置、系统和方法能够以各种方式进行修改。相应地，本领域普通技术人间将意识到，本公开包含的实施例并不限于上文所描述的具体示例性实施例。在这一方面，虽然已经示出并描述了说明性实施例，在前述公开中预期宽范围的修改、改变和替换。应理解，可以对前述内容做出这样的变型，而不偏离本公开的范围。相应地，应意识到，所附权利要求被宽泛地并且以与本公开一致的方式进行解释。

Claims (15)

1.一种超声成像系统，包括：

声学元件的阵列，其被配置为以第一发射速度发射超声能量并且接收与以所述第一发射速度发射的所述超声能量相关联的回波；以及

处理器电路，其与所述声学元件的阵列通信并且被配置为：

基于接收到的回波来生成多个多线；

确定第二发射速度；

基于所述第二发射速度来确定一组发射聚焦延迟；

使用所述一组发射聚焦延迟来调节所述多个多线；

基于经调节的多个多线来生成图像；并且

将所生成的图像输出到与所述处理器电路通信的显示器。

2.根据权利要求1所述的超声成像系统，还包括与所述声学元件的阵列和所述处理器电路通信的多个延迟线，其中，所述处理器电路还被配置为控制所述多个延迟线以根据所述一组发射聚焦延迟来延迟所述多个多线，从而调节所述多个多线。

3.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述处理器电路还被配置为：

基于所述第二发射速度来确定一组发射聚焦权重；并且

使用所述一组发射聚焦权重来调节所述多个多线。

4.根据权利要求3所述的超声成像系统，还包括与所述声学元件的阵列和所述处理器电路通信的乘法器，其中，所述处理器电路还被配置为控制所述乘法器将所述一组发射聚焦权重应用于所述多个多线以调节所述多个多线。

5.根据权利要求1所述的超声成像系统，还包括与所述处理器电路和所述声学元件的阵列通信的求和器，其中，所述求和器被配置为对经调节的多个多线进行求和以产生发射聚焦图像数据，并且其中，所述处理器电路被配置为还基于所述发射聚焦图像数据来生成所述图像。

6.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述处理器电路被配置为还基于以所述第二发射速度发射的超声能量的模型来确定所述一组发射聚焦延迟。

7.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述声学元件的阵列被配置为以第一焦深发射所述超声能量，并且其中，所述处理器电路被配置为还基于以第二焦深发射的超声能量的模型来确定所述一组发射聚焦延迟。

8.根据权利要求7所述的超声成像系统，其中，所述处理器电路还被配置为基于所述第二发射速度来确定所述第二焦深。

9.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述超声能量包括多个超声波束，并且其中，所述声学元件的阵列被配置为从相应的发射波束位置发射所述多个超声波束中的每个超声波束。

10.根据权利要求9所述的超声成像系统，其中，所述多个多线对应于与接收线位置相关联的成像数据，沿着所述接收线位置针对所述多个超声波束中的每个超声波束接收所述回波。

11.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述处理器电路被配置为基于用户输入来确定所述第二发射速度。

12.根据权利要求11所述的超声成像系统，其中，所述用户输入包括从一组预定发射速度中选择所述第二发射速度。

13.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述处理器电路被配置为还基于额外的经调节的多个多线来生成所述图像，其中，所述经调节的多个多线对应于所述图像的第一线，并且所述额外的经调节的多个多线对应于所述图像的第二线。

14.根据权利要求1所述的超声成像系统，还包括所述显示器。

15.一种对超声数据进行回顾性发射聚焦以进行超声成像的方法，包括：

由处理器电路控制与所述处理器电路通信的声学元件的阵列以第一发射速度发射超声能量并且接收与所发射的超声能量相关联的回波；

由所述处理器电路基于接收到的回波来生成多个多线；

由所述处理器电路确定第二发射速度；

由所述处理器电路基于所述第二发射速度来确定一组发射聚焦延迟；

由所述处理器电路使用所述一组发射聚焦延迟来调节所述多个多线；

由所述处理器电路基于经调节的多个多线来生成图像；并且

由所述处理器电路将所生成的图像输出到与所述处理器电路通信的显示器。