CN116831627A - 超声成像方法及超声成像设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种超声成像方法及超声成像设备，该超声成像方法包括：控制超声探头向被测生物组织发射超声波，获取被测生物组织的回波信号，回波信号中包括至少一组通道数据；采用第一波束合成方法对通道数据进行波束合成，得到第一组波束合成点的波束合成数据，根据第一组波束合成点的波束合成数据生成被测生物组织的第一超声图像；基于第一超声图像确定感兴趣区域；采用第二波束合成方法对通道数据进行波束合成，得到第二组波束合成点的波束合成数据；根据第二组波束合成点的波束合成数据生成感兴趣区域的第二超声图像；将第一超声图像和第二超声图像融合显示。上述超声成像方法能够更好地兼顾局部和整体的成像效果。

Description

超声成像方法及超声成像设备及存储介质
技术领域
本发明涉及超声成像领域，具体涉及一种超声成像方法、超声成像设备及存储介质。
背景技术
医学超声成像是利用超声的回波信号来检测人体组织的结构信息，具有无创、低成本、实时显示的优点，在临床上获得了越来越广泛的应用。
超声系统一般包含超声探头、发射/接收控制电路、用于波束合成及信号处理的处理电路、显示器等几个部分。其中波束合成部分决定了整体的图像水平，并且不同的波束合成方法对图像的效果是不同的。目前主流的医学超声成像均为整个成像区域采用单波束合成方法来生成超声图像，即整个成像区域范围内采用相同的波束合成方法进行成像，并对波束合成参数进行折中地优化，以使得整个成像区域内的图像保持均匀性，使得成像区域内的整体图像显示效果最佳。
但在超声临床应用中，许多病变的结构差异是很小的，尤其是一些困难病人或者困难场景。比如血管中的小钙化病灶，由于病灶比较小，在传统的超声图像中由于往往以整体图像优化到最佳为目标，并未对微小病灶做单独的处理，导致医生很难对小病灶做出准确的诊断。而在业界有些先进的波束合成方法能够对病灶的边界勾勒得更加清晰，使得病变组织与正常组织的对比度增强，帮助医生诊断，但是这些方法经常会影响整体的图像效果。在超声成像中如何兼顾整体与局部的成像效果为当前待解决或待改进的问题之一。
发明内容
一个实施例中，提供了一种超声成像方法，该发你过分包括：
控制超声探头向被测生物组织发射超声波，并接收该被测生物组织的回波，获得多组通道数据；
采用第一波束合成方法对该通道数据在第一组波束合成点上进行波束合成，得到第一组波束合成点的波束合成数据，其中该第一组波束合成点与该超声波所覆盖的空间中该被测生物组织内的各位置点对应；
根据该第一组波束合成点的波束合成数据生成被测生物组织的第一超声图像；
在该第一超声图像中确定感兴趣区域；
采用第二波束合成方法在第二组波束合成点上对该通道数据进行波束合成，得到第二组波束合成点的波束合成数据，其中该第二组波束合成点与该感兴趣区域内的各位置点对应；
根据该第二组波束合成点的波束合成数据生成该感兴趣区域的第二超声图像；
将该第一超声图像和该第二超声图像融合显示。
一个实施例中，采用第二波束合成方法在第二组波束合成点上对该通道数据进行波束合成得到第二组波束合成点的波束合成数据包括:
采用第二波束合成方法对该通道数据进行波束合成，得到第三组波束合成点的波束合成数据，其中该第三组波束合成点与该超声波所覆盖的空间中该被测生物组织内的各位置点对应；
从该第三组波束合成点中选择所对应的位置点落入该感兴趣区域内的数据作为第二组波束合成点的波束合成数据。
一个实施例中，提供了一种超声成像方法，该方法包括：
控制超声探头向被测生物组织发射第一超声波，并接收该被测生物组织的回波，获得第一通道数据；
采用第一波束合成方法对该第一通道数据在第一组波束合成点上进行波束合成，得到第一组波束合成点的波束合成数据，该第一组波束合成点与该超声波所覆盖的空间中该被测生物组织内的各位置点对应；
根据该第一组波束合成点的波束合成数据生成被测生物组织的第一超声图像；
基于该第一超声图像确定感兴趣区域；
控制该超声探头向该感兴趣区域发射第二超声波，并接收该感兴趣区域中的被测生物组织返回的回波，获得第二通道数据；
采用第二波束合成方法对该第二通道数据在第二组波束合成点上进行波束合成，得到第二组波束合成点的波束合成数据，该第二组波束合成点与该感兴趣区域中的各位置点对应；
根据该第二组波束合成点的波束合成数据生成第二超声图像；
将该第一超声图像和该第二超声图像融合显示。
一个实施例中，采用第一波束合成方法对通道数据在第一组波束合成点上进行波束合成之前，还包括：
获取当前超声成像的成像设置，并根据该成像设置，从预设的多种波束合成方法中确定与该成像设置匹配的波束合成方法为该第一波束合成方法；或者
在显示界面显示多个波束合成选择项，每一个波束合成选择项与至少一种波束合成方法相关联；检测用户基于对该波束合成选择项的选中操作而产生的第一选择指令，并根据该第一选择指令确定该第一波束合成方法。
一个实施例中，该成像设置包括超声探头类型、探头扫查模式、被测生物组织的类型和超声成像的成像参数当中的至少一个。
一个实施例中，采用第二波束合成方法对通道数据在第二组波束合成点上进行波束合成之前，还包括：
根据该第一超声图像中该感兴趣区域内的区域图像，从预设的多种波束合成方法中确定该第二波束合成方法；或者
在确定好该感兴趣区域后，在显示界面显示多个波束合成选择项，每一个波束合成选择项与至少一种波束合成方法相关联；检测用户基于对该波束合成选择项的选中操作而产生的第二选择指令，并根据该第二选择指令确定该第二波束合成方法。
一个实施例中，该根据该第一超声图像中该感兴趣区域内的区域图像，从预设的多种波束合成方法中确定该第二波束合成方法包括：
获取该第一超声图像中该感兴趣区域内的区域图像包含的组织信息，并根据该组织信息从该预设的多种波束合成方法中确定该第二波束合成方法。
一个实施例中，根据该组织信息从该预设的多种波束合成方法中确定该第二波束合成方法包括：
当该第一超声图像中该感兴趣区域内的区域图像中包含的组织边界多于小组织时，将用于加强边界信息显示的波束合成方法作为第二波束合成方法；
当该第一超声图像中该感兴趣区域内的区域图像中包含的小组织多于组织边界时，将用于加强空间分辨力的波束合成方法作为第二波束合成方法。
一个实施例中，该预设的多种波束合成方法包括延时变迹求和波束合成方法、最小方差自适应波束合成方法和相关因子波束合成方法中的至少两种。
一个实施例中，将该第一超声图像和该第二超声图像融合显示包括：
将该第二超声图像覆盖于该第一超声图像中的感兴趣区域上；或
从该第一超声图像中分割出该感兴趣区域以外的部分，将该第二超声图像与该第一超声图像中该感兴趣区域以外的部分进行拼接显示。
一个实施例中，该第一波束合成方法与该第二波束合成方法在原理、步骤和参数中具有至少一项不同。
一个实施例中，该第一超声图像和该第二超声图像融合后，该方法还包括：
根据该感兴趣区域确定与该感兴趣区域相邻的过渡带区域，该过渡带区域围绕该感兴趣区域；
根据该感兴趣区域中的像素值填充该过渡带区域，以减小该感兴趣区域的边界内侧与外侧之间的颜色差别。
一个实施例中，提供了一种超声成像设备，该超声成像设备包括：
超声探头，用于向被测生物组织发射超声波，并接收该被测生物组织的回波，获得通道数据；
波束合成器，用于对该通道数据进行波束合成，得到波束合成数据；
显示器，用于显示超声图像；
处理器，用于控制该超声探头、该波束合成器和该显示器执行如前文该的任意一种超声成像方法。
一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现前文所述的任意一种超声成像方法。
上述实施例中，在获取通道数据后采用了第一波束合成方法生成了第一组波束合成点的波束合成数据，然后根据第一波束点合成数据生成了第一超声图像，再根据第一超声图像确定感兴趣区域，并采用与第一波束合成方法不同的第二波束合成方法，来生成感兴趣区域对应的第二超声图像，最后将第一超声图像和第二超声图像融合显示，上述方式中整个成像区域和局部的感兴趣区域都可以选择最为合适的波束合成方法，兼顾了整个成像区域的成像效果以及局部感兴趣区域的成像效果，从而能够为用户提供更佳的图像。
附图说明
图1为一种实施例的超声成像设备的结构示意图；
图2为一种实施例的选择波束合成方法的显示界面示意图；
图3为一种实施例的融合图像的示意图；
图4为另一种实施例的融合图像的示意图；
图5为又一种实施例的融合图像的示意图；
图6为一种实施例的融合图像生成过程的示意图；
图7为再一种实施例的融合图像的示意图；
图8为一种实施例的超声成像方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
本发明最重要的构思在于，对整个成像区域和感兴趣区域采用了两种不同的波束合成方法，从而兼顾了整体和局部的成像效果。除此之外，整个成像区域可以是一种、两种或多种波束合成方法融合得到，感兴趣区域也可以是一种、两种或多种波束合成方法融合得到，但是整个成像区域与感兴趣区域至少有一种波束合成方法是不同。
请参照图1，图1中提供了一种超声成像设备100，该超声成像设备100包括超声探头10、发射电路20、接收电路30、波束合成器40、处理器50、存储器60和显示器70。
超声探头10包括由阵列式排布的多个阵元组成的换能器(图中未示出)，多个阵元排列成一排构成线阵，或排布成二维矩阵构成面阵，多个阵元也可以构成凸阵列。阵元例如采用压电晶体，按照发射电路20传输的发射序列将电信号转换成超声信号，根据用途，超声信号可以包括一个或多个扫描脉冲、一个或多个参考脉冲、一个或多个推动脉冲和/或一个或多个多普勒脉冲。根据波的形态，超声信号包括聚焦波、平面波和发散波。阵元用于根据激励电信号发射超声波束，或将接收的超声波束变换为电信号。因此每个阵元可用于实现电脉冲信号和超声波束的相互转换，从而实现向被测生物组织200发射超声波、也可用于接收经组织反射回的超声波的回波信号。在进行超声检测时，可通过发射电路20和接收电路30控制哪些阵元用于发射超声波束(发射阵元)，哪些阵元用于接收超声波束(接收阵元)，或者控制阵元分时隙用于发射超声波束或接收超声波束的回波。参与超声波发射的阵元可以同时被电信号激励，从而同时发射超声波；或者参与超声波发射的阵元也可以被具有一定时间间隔的若干电信号激励，从而持续发射具有一定时间间隔的超声波。如果将被测生物组织200内接收和反射超声波的最小处理区域称为组织内的位置点，则超声波到达被测生物组织200的每个位置点后，将因不同位置点的组织声阻抗不同而产生不同的反射，反射的超声波被接收阵元拾取，且每一接收阵元可能接收到多个位置点的超声回波，每一接收阵元接收的不同位置点的超声回波形成不同的通道数据，每一接收阵元输出的多个通道数据形成与该接收阵元对应的一组通道数据。对于某个接收阵元而言，其到被测生物组织200中不同位置点的距离不同，因此各位置点反射的超声回波到达该阵元的时间也不同，可根据超声回波到达该阵元的时间识别超声回波和位置点的对应关系。
超声成像中，一帧二维图像是由若干个波束合成点根据空间位置关系顺序排列于二维平面并且进行包络检测、动态范围压缩和数字扫描转换(DSC，Digital ScanConversion)等操作后得到，波束合成点是各个通道数据在进行相位补偿后求和的结果，本申请中波束合成点与上文中的位置点对应(比如，一一对应或以其他形式对应)，其中相位补偿的关键在于确定超声回波到达各阵元的时间先后，而时间先后则由空间位置决定(空间距离除以声速等于时间)。
发射电路20用于根据处理器50的控制产生发射序列，发射序列用于控制多个阵元中的部分或者全部向生物组织发射超声波，发射序列参数包括发射用的阵元位置、阵元数量和超声波束发射参数(例如幅度、频率、发射次数、发射间隔、发射角度、波型、聚焦位置等)。某些情况下，发射电路20还用于对发射的波束进行相位延迟，使不同的发射阵元按照不同的时间发射超声波，以便各发射超声波束能够在预定区域聚焦。不同的工作模式，例如B图像模式、C图像模式和D图像模式(多普勒模式)，发射序列参数可能不同。
接收电路30用于从超声探头10接收超声回波信号，并对超声回波信号进行处理。接收电路30可以包括一个或多个放大器、模数转换器(ADC)等。放大器用于在适当增益补偿之后放大所接收到的回波信号，放大器用于对模拟回波信号按预定的时间间隔进行采样，从而转换成数字化的信号，数字化后的回波信号依然保留有幅度信息、频率信息和相位信息。接收电路30输出的数据可输出给波束合成器40进行处理，或输出给存储器60进行存储。
波束合成器40和接收电路30信号相连，用于对回波信号进行相应的波束合成处理。本实施例中，存储器60中预先存储有多种波束合成方法，包括但不限于常规的延时累加求和DAS方法、最小方差自适应波束合成方法、相干因子波束合成方法、滤波的延时相乘累加求和方法等等。
处理器50用于配置成能够根据特定逻辑指令处理输入数据的中央控制器电路(CPU)、一个或多个微处理器50、图形控制器电路(GPU)或其他任何电子部件，其可以根据输入的指令或预定的指令对外围电子部件执行控制，或对存储器60执行数据读取和/或保存，也可以通过执行存储器60中的程序对输入数据进行处理，处理器50控制发射电路20和接收电路30的工作，例如控制发射电路20和接收电路30交替工作或同时工作。处理器50还可根据用户的选择或程序的设定确定合适的工作模式，形成与当前工作模式对应的发射序列，并将发射序列发送给发射电路20，以便发射电路20采用合适的发射序列控制超声探头10发射超声波。
处理器50还用于与波束合成器40信号连接，以根据波束合成器40的输出的信号或数据生成相应的超声图像。具体到本实施例中，当用户调整超声探头10向被测生物组织200发射超声波时，根据超声探头10相对于被测生物组织200的位置和/或角度，超声波覆盖被测生物组织200的一部分或全部，根据超声探头10接收到的回波信号能够得到上述的多组通道数据，波束合成器40首先采用第一波束合成方法在第一组波束合成点上对通道数据进行波束合成，得到第一组波束合成点的波束合成数据，第一组波束合成点与超声波所覆盖的空间中被测生物组织200内的各位置点对应(比如，一一对应或以其他形式对应)，处理器50根据第一组波束合成点的波束合成数据生成被测生物组织200的第一超声图像，也就是说，第一超声图像是采用第一波束合成方法所生成的关于某个区域的超声图像，该区域在下文中定义为整个成像区域(FFOV)。
本文中，所说的“通道数据”可以是指与超声成像设备的通道(对应一个或多个阵元)对应的、进行波束合成处理之前的数据，例如，其既可以是解调之前的射频信号，也可以是解调之后的基带信号，等等。
上述第一波束合成方法是当前用户判断或超声成像设备100自动判断最适合整个成像区域成像的波束合成方法，一些实施例中，在用户对超声成像的成像进行设置后，处理器50会检测当前超声成像的成像设置，根据当前超声成像的成像设置，从预设的多种波束合成方法中确定与成像设置匹配的第一波束合成方法，即系统可以自动推荐合适的波束合成方法。上述成像设置包括超声探头类型、探头扫查模式、被测生物组织的类型和超声成像的成像参数当中的至少一个。超声探头类型可以包括但不限于高频探头、低频探头、1D探头、2D探头等，探头扫查模式可以包括但不限于线阵扫描、凸阵扫描、扇形扫描、偏转扫描等，被测生物组织的类型可以包括但不限于小器官、神经、心脏、腹部、肌骨等等，成像参数包括但不限于频率、孔径、焦点、发射线、接收线等。
除了完全由成像设备自动选择外，一些实施例中，处理器50在检测到超声成像的成像设置完成后，控制显示器70在显示界面显示至少一种波束合成选择项，每一种波束合成选择项链接到一种波束合成方法，当检测用户基于对波束合成选择项的选中操作而产生的第一选择指令，处理器50根据第一选择指令调用选中的第一波束合成方法，例如如图2所示，用户从显示界面上选择当前场景为检查成人心脏，探头类型为P4-2，则处理器50会控制显示器70显示相关的波束合成项供用户进行选择。
在得到第一超声图像后，可以根据该第一超声图像，在该第一超声图像中确定感兴趣区域1，该感兴趣区域1可以是覆盖第一超声图像的一部分。感兴趣区域1的形状可以是规则或不规则的，例如在图3当中为规则的，在图4当中为不规则的，确定感兴趣区域1的方式可以自动或非自动的，自动的方式可以包括但不限于：处理器50通过图像识别等技术在第一超声图像中确定感兴趣区域1，例如，对第一超声图像特征提取，得到整个图像的特征，然后对图像的特征与预设的特征模型进行匹配检测，匹配到的一个或者多个区域则划分为感兴趣区域1。非自动的方式则包括但不限于：用户通过手动操作在第一超声图像上选择感兴趣区域1，例如，在得到第一超声图像后，处理器50将第一超声图像输出在显示器70上，用户可以通过手势、外设或语音控制等方式选择一个或多个的感兴趣区域1。
在确定好感兴趣区域1之后，处理器50控制波束合成器40采用第二波束合成方法在第二组波束合成点上对通道数据进行波束合成，得到与被测生物组织200上感兴趣区域1内的各位置点一一对应的第二组波束合成点的波束合成数据，其中，第一波束合成方法与第二波束合成方法不同，不同的含义包括了第一波束合成方法和第二波束合成方法是两种完全不同的算法，例如，第一波束合成方法是相干因子波束合成方法，第二波束合成方法是延时相乘累加求和方法，此外，还包括了第一波束合成方法与第二波束合成方法虽然算法相同，但是合成参数不同的情形，例如第一波束合成方法和第二波束合成方法均采用常规DAS方法但是采用不同的窗函数。对于常规DAS方法来说，变迹窗曲线通常是预置的，包括矩形窗、高斯窗、汉宁窗、半圆窗等等，不同的窗函数得到的图像效果不同，比如矩形窗对应的图像空间分辨力高但是杂波多，汉宁窗对应的图像抑制了杂波但是空间分辨力低，故采用不同的窗函数也可以看作为两种不同的波束合成方法。即，第一波束合成方法和第二波束合成方法在原理、步骤和参数中具有至少一项不同。
类似地，本文中，当提到“不同的波束合成方法”或“多种波束合成方法”时，指波束合成方法在原理、步骤和参数中具有至少一项不同，其即包括波束合成算法(原理)不同的情形，也包括算法(原理)相同，但其中的步骤不同(比如，增加步骤或减少步骤或变换步骤顺序，等等)或者其中使用的参数不同等等的情形，这些情形下的波束合成方法均被认为是“不同的”或“不同种”的波束合成方法。
上述第二波束合成方法是适合于感兴趣区域1成像的波束合成方法，其能够很好地表现感兴趣区域1的细节特征。在一些实施例中，第二波束合成方法的选择可以和第一波束合成方法类似，即控制显示器70在显示界面显示至少一种波束合成选择项供用户选择，每一种波束合成选择项链接到一种波束合成方法，检测用户基于对波束合成选择项的选中操作而产生的第二选择指令，根据第二选择指令调用选中的第二波束合成方法。与第一波束合成方法所不同的是，在显示界面上显示哪些波束合成项既可以基于当前的成像设置确定，也可以在确定好感兴趣区域1后，识别第一超声图像中感兴趣区域1内的组织结构，根据感兴趣区域1内的组织结构从预设的多种波束合成方法中确定第二波束合成方法。
此外，超声成像设备100也可以不依赖于用户的操作，而是直接根据第一超声图像中该感兴趣区域1内的区域图像，从预设的多种波束合成方法中确定第二波束合成方法。例如，可以获取第一超声图像中感兴趣区域1内的区域图像包含的组织信息，根据第一超声图像中感兴趣区域1内的区域图像包含的组织信息，从预设的多种波束合成方法中确定第二波束合成方法。例如，在图5中左边的感兴趣区域1内的区域图像中包含组织结构主要为组织边界(比如，包含的组织边界多于小组织)，则将用于加强边界信息显示的一些波束合成方法作为第二波束合成方法，又例如，在图5中右边感兴趣区域1内的区域图像中包含的组织结构主要为小组织(比如，包含的小组织多于组织边界)，则可以将用于加强空间分辨力的波束合成方法作为第二波束合成方法。
在得到第二组波束合成点的波束合成数据后，处理器50可以根据第二组波束合成点的波束合成数据生成感兴趣区域1对应的第二超声图像，然后将第一超声图像和第二超声图像进行融合得到融合图像，即将整个成像区域的超声图像和感兴趣区域1的超声图像进行融合，从而兼顾了整体和局部的成像效果，当显示器70显示该融合图像时，用户既可以通过原先第一超声图像的部分把握整个成像区域，又可以根据原先第二超声图像的部分更好地了解感兴趣区域1内组织结构的特征。
在本实例中，用于融合的第一超声图像和第二超声图像是基于同一超声波的回波信号得到的，其融合过程如图6所示。也就是说，超声探头10在向被测生物组织200发生超声波后，根据回波信号得到通道数据，该通道数据除了生成第一组波束合成点的波束合成数据外，还可以保存在存储器60当中，在确定好感兴趣区域1后，再根据同样的通道数据得到第二组波束合成点的波束合成数据。
一些实施例中，得到第二组波束合成点的波束合成数据的过程可以如下：采用第二波束合成方法在第三波束合成点上对通道数据进行波束合成，得到第三组波束合成点的波束合成数据，第三组波束合成点与超声波所覆盖的空间中被测生物组织200内的各位置点对应；从第三组波束合成点中选择所对应的位置点落入感兴趣区域1内的数据作为第二组波束合成点的波束合成数据，也就是说，先采用第二波束合成法对通道数据进行合成，然后再选择其中感兴趣区域1内位置点对应的波束合成点的数据作为第二组波束合成点的波束合成数据。
在另一些实施例中，在确定好感兴趣区域1之后，还可以再对感兴趣区域1发射新的超声波，为了避免混淆，将向整个成像区域(被测生物组织200)发射的超声波定义为第一超声波，第一超声波的回波定义为第一回波信号，从第一回波信号中提取的通道数据定义为第一通道数据，则第一组波束合成点的波束合成数据是在第一组波束合成点上对第一通道数据进行波束合成得到的，而向感兴趣区域1再次发射的超声波定义为第二超声波，在向感兴趣区域1发射第二超声波后，超声探头10接收感兴趣区域1中的被测生物组织200返回的第二回波信号，从第二回波信号中能够提取出第二通道数据，接着，可以采用第二波束合成方法在第二组波束合成点上对第二通道数据进行波束合成，得到第二组波束合成点的波束合成数据，最后处理器50根据第二组波束合成点的波束合成数据生成第二超声图像。由此可以看出，在另一些实施例中，用户可以针对感兴趣区域1再发射第二超声波，第二超声波的角度和方向等可以与第一超声波不同，故可以选择针对感兴趣区域1更为合适的第二超声波，从而进一步增加成像效果。
此外，如何发射第二超声波可以根据感兴趣区域1确定，一些实施例中，在确定好感兴趣区域1后，处理器50计算感兴趣区域1的长宽数据，根据感兴趣区域1的长宽数据确定发射阵元和发射波束参数，再根据发射波束参数控制超声探头10上的发射阵元向感兴趣区域1发射第二超声波。
一些实施例中，第一超声图像和第二超声图像之间的融合为“分割式”的融合，具体来说，可以是：一种方式可以是，直接将将第二超声图像覆盖于第一超声图像中的感兴趣区域1上，这样感兴趣区域1就直接显示第二超声图像。另一种方式可以是，从第一超声图像中分割出感兴趣区域1以外的部分，将第二超声图像与第一超声图像中感兴趣区域1以外的部分进行拼接，从而得到融合图像。
另一些实施例中，第一超声图像和第二超声图像之间的融合为“非分割式”的融合，例如，可以采用以下公式将第一超声图像和第二超声图像进行融合，得到融合图像：
P(i)output＝α(i)local×P(i)local+β(i)FFOV×P(i)FFOV，i＝1、2...N；
其中，P(i)local表示第i个位置点在第二超声图像当中对应的像素值，α(i)local为第i个位置点对应的第二融合系数，P(i)FFOV表示第i个位置点在第一超声图像当中对应的像素值，β(i)FFOV为第i个位置点对应的第一融合系数，P(i)output表示第i个位置点在融合图像中对应的像素值。一般情况下融合系数α(i)local和β(i)FFOV之和为1，但也可以是其它的值，融合系数既可以是实数也可以是复数，两个融合系数可以一个是0或者是1，也可以都是0或者1，当第二融合系数为1且第一融合系数为0时，则成像效果与上述“分割式”的融合图像一致。
在一些实施例中，如图7所示，为了让感兴趣区域1的边界更加自然，还可以在感兴趣区域1的周边生成过渡带区域2，过渡带区域2内的像素值可以根据感兴趣区域1中的像素值填充，例如，可以获取整个感兴趣区域1内的像素值的平均值或者中位值，然后以该平均值或者中位值填充过渡带区域2，从而减小感兴趣区域1的边界内侧与外侧之间的颜色差别。
在一些实施例中，当感兴趣区域1包括至少两个时，每个感兴趣区域1都可以有自己对应的第二超声图像，并且，每个第二超声图像对应的第二波束合成算法可以相同也可以不同。
请参照图8，图8所示的实施例还提供了一种超声成像方法，包括步骤：
步骤S100、控制超声探头10向被测生物组织200发射超声波。
步骤S200、获取被测生物组织200的回波信号，回波信号中包括至少一组通道数据，每组通道数据对应一个阵元输出的信号。
如果将被测生物组织200内接收和反射超声波的最小处理区域称为组织内的位置点，则超声波到达被测生物组织200的每个位置点后，将因不同位置点的组织声阻抗不同而产生不同的反射，反射的超声波被阵元拾取，且每一阵元可能接收到多个位置点的超声回波，每一阵元接收的不同位置点的超声回波形成不同的通道数据，每一阵元输出的多个通道数据形成与该阵元对应的一组通道数据。
步骤S300、采用第一波束合成方法在第一组波束合成点上对通道数据进行波束合成，得到第一组波束合成点的波束合成数据，第一组波束合成点与超声波所覆盖的空间中被测生物组织200内的各位置点对应。
超声成像中，一帧二维图像是由若干个波束合成点根据空间位置关系顺序排列于二维平面并且进行包络检测、动态范围压缩和数字扫描转换(DSC，Digital ScanConversion)等操作后得到，波束合成点是各个通道数据在进行相位补偿后求和的结果，本申请中波束合成点与上文中的位置点对应，其中相位补偿的关键在于确定超声回波到达各阵元的时间先后，而时间先后则由空间位置决定(空间距离除以声速等于时间)。
本实施例中，预先存储有多种波束合成方法，包括但不限于延时变迹求和波束合成方法、最小方差自适应波束合成方法、相关因子波束合成方法、非相干波束合成方法和频域波束合成方法中等等中的至少两种。第一波束合成方法是从预先存储的多种波束合成方法中选择的一种，
一些实施例中，在用户对超声成像的成像进行设置后，可以检测当前超声成像的成像设置，根据当前超声成像的成像设置，从预设的多种波束合成方法中确定与成像设置匹配的第一波束合成方法，即可以自动推荐合适的波束合成方法。上述成像设置包括但不限于超声探头10的探头类型、超声探头10的扫查成像模式、超声成像的场景模式和成像参数，探头类型可以包括但不限于高频探头、低频探头、1D探头、2D探头等，扫查成像模式可以包括但不限于线阵扫描、凸阵扫描、扇形扫描、偏转扫描等，场景模式可以包括但不限于检查小器官、神经等场景，成像参数包括但不限于频率、孔径、焦点、发射线、接收线等。
除了完全由成像设备自动选择外，一些实施例中，在检测到超声成像的成像设置完成后，还可以在显示界面显示至少一种波束合成选择项，每一种波束合成选择项链接到一种波束合成方法，当检测用户基于对波束合成选择项的选中操作而产生的第一选择指令，根据第一选择指令调用选中的第一波束合成方法，例如如图2所示，用户从显示界面上选择当前场景为检查成人心脏，探头类型为P4-2，则会出现相关的波束合成项供用户进行选择。
步骤S400、根据第一组波束合成点的波束合成数据生成被测生物组织200的第一超声图像。
也就是说，第一超声图像是采用第一波束合成方法所生成的关于某个区域的超声图像，该区域在下文中定义为整个成像区域(FFOV)。
步骤S500、在第一超声图像中确定感兴趣区域1。
感兴趣区域1的形状可以是规则或不规则的，例如在图3当中为规则的，在图4当中为不规则的，确定感兴趣区域1的方式可以自动或非自动的，自动的方式可以包括但不限于：通过图像识别等技术在第一超声图像中确定感兴趣区域1，例如，对第一超声图像特征提取，得到整个图像的特征，然后对图像的特征与预设的特征模型进行匹配检测，匹配到的一个或者多个区域则划分为感兴趣区域1。非自动的方式则包括但不限于：用户通过手动操作在第一超声图像上选择感兴趣区域1，例如，在得到第一超声图像后，将第一超声图像输出在显示界面上，用户可以通过手势、外设或语音控制等方式选择一个或多个的感兴趣区域1。
步骤S600、采用第二波束合成方法在第二波束合成点上对通道数据进行波束合成，得到与感兴趣区域1内的各位置点一一对应的第二组波束合成点的波束合成数据。
第一波束合成方法与第二波束合成方法不同，不同的含义包括了第一波束合成方法和第二波束合成方法是两种完全不同的算法，例如，第一波束合成方法是相干因子波束合成方法，第二波束合成方法是延时相乘累加求和方法，此外，还包括了第一波束合成方法与第二波束合成方法虽然算法相同，但是合成参数不同的情形，例如第一波束合成方法和第二波束合成方法均采用常规DAS方法但是采用不同的窗函数。对于常规DAS方法来说，变迹窗曲线通常是预置的，包括矩形窗、高斯窗、汉宁窗、半圆窗等等，不同的窗函数得到的图像效果不同，比如矩形窗对应的图像空间分辨力高但是杂波多，汉宁窗对应的图像抑制了杂波但是空间分辨力低，故采用不同的窗函数也可以看作为两种不同的波束合成方法。
上述第二波束合成方法是适合于感兴趣区域1成像的波束合成方法，其能够很好地表现感兴趣区域1的细节特征。在一些实施例中，第二波束合成方法的选择可以和第一波束合成方法类似，即在显示界面显示至少一种波束合成选择项供用户选择，每一种波束合成选择项链接到一种波束合成方法，检测用户基于对波束合成选择项的选中操作而产生的第二选择指令，根据第二选择指令调用选中的第二波束合成方法。与第一波束合成方法所不同的是，在显示界面上显示哪些波束合成项既可以基于当前的成像设置确定，也可以在确定好感兴趣区域1后，识别第一超声图像中感兴趣区域1内的组织结构，根据感兴趣区域1内的组织结构从预设的多种波束合成方法中确定第二波束合成方法。此外，也可以不依赖于用户的操作，而是直接根据所识别到的感兴趣区域1的组织结构来确定采用何种第二波束合成方法，例如，在图5中左边的感兴趣区域1的组织结构为组织边界，则将用于加强边界信息显示的一些波束合成方法作为第二波束合成方法，又例如，在图5中右边感兴趣区域1，其内部的组织结构为小组织，则可以将用于加强空间分辨力的波束合成方法作为第二波束合成方法。
步骤S700、根据第二组波束合成点的波束合成数据生成感兴趣区域1的第二超声图像。
步骤S800、将第一超声图像和第二超声图像融合显示。
将整个成像区域的超声图像和感兴趣区域1的超声图像进行融合，从而兼顾了整体和局部的成像效果，当显示器70显示该融合图像时，用户既可以通过原先第一超声图像的部分把握整个成像区域，又可以根据原先第二超声图像的部分更好地了解感兴趣区域1内组织结构的特征。
一些实施例中，第一超声图像和第二超声图像之间的融合为“分割式”的融合，具体来说，可以是：一种方式可以是，直接将将第二超声图像覆盖于第一超声图像中的感兴趣区域1上，这样感兴趣区域1就直接显示第二超声图像。另一种方式可以是，从第一超声图像中分割出感兴趣区域1以外的部分，将第二超声图像与第一超声图像中感兴趣区域1以外的部分进行拼接，从而得到融合图像。
另一些实施例中，第一超声图像和第二超声图像之间的融合为“非分割式”的融合，例如，可以采用以下公式将第一超声图像和第二超声图像进行融合，得到融合图像：
P(i)output＝α(i)local×P(i)local+β(i)FFOV×P(i)FFOV，i＝1、2...N；
其中，P(i)local表示第i个位置点在第二超声图像当中对应的像素值，α(i)local为第i个位置点对应的第二融合系数，P(i)FFOV表示第i个位置点在第一超声图像当中对应的像素值，β(i)FFOV为第i个位置点对应的第一融合系数，P(i)output表示第i个位置点在融合图像中对应的像素值。一般情况下融合系数α(i)local和β(i)FFOV之和为1，但也可以是其它的值，融合系数既可以是实数也可以是复数，两个融合系数可以一个是0或者是1，也可以都是0或者1，当第二融合系数为1且第一融合系数为0时，则成像效果与上述“分割式”的融合图像一致。
在一些实施例中，如图7所示，为了让感兴趣区域1的边界更加自然，还可以在感兴趣区域1的周边生成过渡带区域2，过渡带区域2内的像素值可以根据感兴趣区域1中的像素值填充，例如，可以获取整个感兴趣区域1内的像素值的平均值或者中位值，然后以该平均值或者中位值填充过渡带区域2，从而减小感兴趣区域1的边界内侧与外侧之间的颜色差别。
在一些实施例中，当感兴趣区域1包括至少两个时，每个感兴趣区域1都可以有自己对应的第二超声图像，并且，每个第二超声图像对应的第二波束合成算法可以相同也可以不同。
在本实例中，用于融合的第一超声图像和第二超声图像是基于同一超声波的回波信号得到的，其融合过程如图6所示。也就是说，超声探头10在向被测生物组织200发生超声波后，根据回波信号得到通道数据，该通道数据除了生成第一组波束合成点的波束合成数据外，还可以存储起来，在确定好感兴趣区域1后，再根据同样的通道数据得到第二组波束合成点的波束合成数据。
一些实施例中，得到第二组波束合成点的波束合成数据的过程可以如下：采用第二波束合成方法在第三组波束合成点上对通道数据进行波束合成，得到第三组波束合成点的波束合成数据，第三组波束合成点与超声波所覆盖的空间中被测生物组织200内的各位置点对应；从第三组波束合成点中选择所对应的位置点落入感兴趣区域1内的数据作为第二组波束合成点的波束合成数据，也就是说，先采用第二波束合成法对通道数据进行合成，然后再选择其中感兴趣区域1内位置点对应的波束合成点的数据作为第二组波束合成点的波束合成数据。
在另一些实施例中，在确定好感兴趣区域1之后，还可以再对感兴趣区域1发射新的超声波，为了避免混淆，将向整个成像区域(被测生物组织200)发射的超声波定义为第一超声波，第一超声波的回波定义为第一回波信号，从第一回波信号中获得的通道数据定义为第一通道数据，则第一组波束合成点的波束合成数据是对第一通道数据进行波束合成得到的，而向感兴趣区域1再次发射的超声波定义为第二超声波，在向感兴趣区域1发射第二超声波后，超声探头10接收感兴趣区域1中的被测生物组织200返回的第二回波信号，从第二回波信号中能够获得第二通道数据，接着，可以采用第二波束合成方法在第二组波束合成点上对第二通道数据进行波束合成，得到第二组波束合成点的波束合成数据，最后根据第二组波束合成点的波束合成数据生成第二超声图像。由此可以看出，在另一些实施例中，用户可以针对感兴趣区域1再发射第二超声波，第二超声波的角度和方向等可以与第一超声波不同，故可以选择针对感兴趣区域1更为合适的第二超声波，从而进一步增加成像效果。
此外，如何发射第二超声波可以根据感兴趣区域1确定，一些实施例中，在确定好感兴趣区域1后，计算感兴趣区域1的长宽数据，根据感兴趣区域1的长宽数据确定发射阵元和发射波束参数，再根据发射波束参数控制超声探头10上的发射阵元向感兴趣区域1发射第二超声波。
上述实施例中，对整个成像区域采用了第一波束合成方法生成了第一超声图像，对感兴趣区域则采用了第二波束合成方法生成了第二超声图像，最后将两个图像融合显示，并且，第一波束合成方法既可以由设备自动选择，也可以由用户选择，第二波束合成方法则可以根据感兴趣区域内的组织信息来选择，从而能够针对性地采用更为合适的波束合成方法。
本文参照了各种示范实施例进行说明。然而，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本文范围的情况下，可以对示范性实施例做出改变和修正。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件，可以根据特定的应用或考虑与系统的操作相关联的任何数量的成本函数以不同的方式实现(例如一个或多个步骤可以被删除、修改或结合到其他步骤中)。另外，如本领域技术人员所理解的，本文的原理可以反映在计算机可读存储介质上的计算机程序产品中，该可读存储介质预装有计算机可读程序代码。任何有形的、非暂时性的计算机可读存储介质皆可被使用，包括磁存储设备(硬盘、软盘等)、光学存储设备(CD-ROM、DVD、Blu Ray盘等)、闪存和/或诸如此类。这些计算机程序指令可被加载到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备上以形成机器，使得这些在计算机上或其他可编程数据处理装置上执行的指令可以生成实现指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指示计算机或其他可编程数据处理设备以特定的方式运行，这样存储在计算机可读存储器中的指令就可以形成一件制造品，包括实现指定功能的实现装置。计算机程序指令也可以加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，从而在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生一个计算机实现的进程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令可以提供用于实现指定功能的步骤。虽然在各种实施例中已经示出了本文的原理，但是许多特别适用于特定环境和操作要求的结构、布置、比例、元件、材料和部件的修改可以在不脱离本披露的原则和范围内使用。以上修改和其他改变或修正将被包含在本文的范围之内。前述具体说明已参照各种实施例进行了描述。然而，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本披露的范围的情况下进行各种修正和改变。因此，对于本披露的考虑将是说明性的而非限制性的意义上的，并且所有这些修改都将被包含在其范围内。同样，有关于各种实施例的优点、其他优点和问题的解决方案已如上所述。然而，益处、优点、问题的解决方案以及任何能产生这些的要素，或使其变得更明确的解决方案都不应被解释为关键的、必需的或必要的。本文中所用的术语“包括”和其任何其他变体，皆属于非排他性包含，这样包括要素列表的过程、方法、文章或设备不仅包括这些要素，还包括未明确列出的或不属于该过程、方法、系统、文章或设备的其他要素。此外，本文中所使用的术语“耦合”和其任何其他变体都是指物理连接、电连接、磁连接、光连接、通信连接、功能连接和/或任何其他连接。
具有本领域技术的人将认识到，在不脱离本发明的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节进行许多改变。因此，本发明的范围应根据以下权利要求确定。

Claims (14)

1.一种超声成像方法,其特征在于，包括：
控制超声探头向被测生物组织发射超声波，并接收所述被测生物组织的回波，获得多组通道数据；
采用第一波束合成方法在第一组波束合成点上对所述通道数据进行波束合成，得到第一组波束合成点的波束合成数据，其中所述第一组波束合成点与所述超声波所覆盖的空间中所述被测生物组织内的各位置点对应；
根据所述第一组波束合成点的波束合成数据生成被测生物组织的第一超声图像；
在所述第一超声图像中确定感兴趣区域；
采用第二波束合成方法在第二组波束合成点上对所述通道数据进行波束合成，得到第二组波束合成点的波束合成数据，其中所述第二组波束合成点与所述感兴趣区域内的各位置点对应；
根据所述第二组波束合成点的波束合成数据生成所述感兴趣区域的第二超声图像；
将所述第一超声图像和所述第二超声图像融合显示。
2.如权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，采用第二波束合成方法在第二组波束合成点上对所述通道数据进行波束合成得到第二组波束合成点的波束合成数据包括:
采用第二波束合成方法在第三组波束合成点上对所述通道数据进行波束合成，得到第三组波束合成点的波束合成数据，其中所述第三组波束合成点与所述超声波所覆盖的空间中所述被测生物组织内的各位置点对应；
从所述第三组波束合成点中选择所对应的位置点落入所述感兴趣区域内的数据作为第二组波束合成点的波束合成数据。
3.一种超声成像方法，其特征在于，包括：
控制超声探头向被测生物组织发射第一超声波，并接收所述被测生物组织的回波，获得第一通道数据；
采用第一波束合成方法在第一组波束合成点上对所述第一通道数据进行波束合成，得到第一组波束合成点的波束合成数据，所述第一组波束合成点与所述超声波所覆盖的空间中所述被测生物组织内的各位置点对应；
根据所述第一组波束合成点的波束合成数据生成被测生物组织的第一超声图像；
基于所述第一超声图像确定感兴趣区域；
控制所述超声探头向所述感兴趣区域发射第二超声波，并接收所述感兴趣区域中的被测生物组织返回的回波，获得第二通道数据；
采用第二波束合成方法在第二组波束合成点上对所述第二通道数据进行波束合成，得到第二组波束合成点的波束合成数据，所述第二组波束合成点与所述感兴趣区域中的各位置点对应；
根据所述第二组波束合成点的波束合成数据生成第二超声图像；
将所述第一超声图像和所述第二超声图像融合显示。
4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，采用第一波束合成方法对通道数据在第一组波束合成点上进行波束合成之前，还包括：
获取当前超声成像的成像设置，并根据所述成像设置，从预设的多种波束合成方法中确定与所述成像设置匹配的波束合成方法为所述第一波束合成方法；或者
在显示界面显示多个波束合成选择项，每一个波束合成选择项与至少一种波束合成方法相关联；检测用户基于对所述波束合成选择项的选中操作而产生的第一选择指令，并根据所述第一选择指令确定所述第一波束合成方法。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述成像设置包括超声探头类型、探头扫查模式、被测生物组织的类型和超声成像的成像参数当中的至少一个。
6.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，采用第二波束合成方法对通道数据在第二组波束合成点上进行波束合成之前，还包括：
根据所述第一超声图像中所述感兴趣区域内的区域图像，从预设的多种波束合成方法中确定所述第二波束合成方法；或者
在确定好所述感兴趣区域后，在显示界面显示多个波束合成选择项，每一个波束合成选择项与至少一种波束合成方法相关联；检测用户基于对所述波束合成选择项的选中操作而产生的第二选择指令，并根据所述第二选择指令确定所述第二波束合成方法。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一超声图像中所述感兴趣区域内的区域图像，从预设的多种波束合成方法中确定所述第二波束合成方法包括：
获取所述第一超声图像中所述感兴趣区域内的区域图像包含的组织信息，并根据所述组织信息从所述预设的多种波束合成方法中确定所述第二波束合成方法。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述组织信息从所述预设的多种波束合成方法中确定所述第二波束合成方法包括：
当所述第一超声图像中所述感兴趣区域内的区域图像中包含的组织边界多于小组织时，将用于加强边界信息显示的波束合成方法作为第二波束合成方法；
当所述第一超声图像中所述感兴趣区域内的区域图像中包含的小组织多于组织边界时，将用于加强空间分辨力的波束合成方法作为第二波束合成方法。
9.如权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述预设的多种波束合成方法包括延时变迹求和波束合成方法、最小方差自适应波束合成方法、相关因子波束合成方法、非相干波束合成方法和频域波束合成方法中的至少两种。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的方法，其特征在于，将所述第一超声图像和所述第二超声图像融合显示包括：
将所述第二超声图像覆盖于所述第一超声图像中的感兴趣区域上；或
从所述第一超声图像中分割出所述感兴趣区域以外的部分，将所述第二超声图像与所述第一超声图像中所述感兴趣区域以外的部分进行拼接显示。
11.如权利要求1至10中任意一项所述方法，其特征在于，所述第一波束合成方法与所述第二波束合成方法在原理、步骤和参数中具有至少一项不同。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一超声图像和所述第二超声图像融合后，所述方法还包括：
根据所述感兴趣区域确定与所述感兴趣区域相邻的过渡带区域，所述过渡带区域围绕所述感兴趣区域；
根据所述感兴趣区域中的像素值填充所述过渡带区域，以减小所述感兴趣区域的边界内侧与外侧之间的颜色差别。
13.一种超声成像设备，其特征在于，包括：
超声探头，用于向被测生物组织发射超声波，并接收所述被测生物组织的回波，获得通道数据；
波束合成器，用于对所述通道数据进行波束合成，得到波束合成数据；
显示器，用于显示超声图像；
处理器，用于控制所述超声探头、所述波束合成器和所述显示器执行如权利要求1-12中任意一项所述的超声成像方法。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1至12中任一项所述的方法。
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