CN117379093A - 一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统 - Google Patents
一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117379093A CN117379093A CN202311688371.9A CN202311688371A CN117379093A CN 117379093 A CN117379093 A CN 117379093A CN 202311688371 A CN202311688371 A CN 202311688371A CN 117379093 A CN117379093 A CN 117379093A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- array element
- array
- focusing
- echo data
- focused
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 68
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 9
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 2
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 1
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/54—Control of the diagnostic device
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Gynecology & Obstetrics (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
本申请公开了一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统，方法包括：控制若干阵元组中的至少一个第一阵元组中的各阵元依次进行瞬时发射和延迟发射，除第一阵元组外的各第二阵元组中的各阵元进行瞬时发射，以形成瞬时发射波束和聚焦发射波束；接收瞬时回波数据及接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据；基于接收到的回波数据和聚焦回波数据形成超声图像。本申请实施例通过控制至少一个第一阵元组进行延迟发射和接收来形成聚焦回波数据，再通过聚焦回波数据和回波数据共同形成超声图像，可以在不增加阵元数量的前提下增加收发数据的线数，提高超声图像的横向分辨率，以提高超声图像的图像质量。
Description
技术领域
本申请涉及医学超声成像技术领域，特别涉及一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统。
背景技术
超声内镜（EUS）是将内镜和超声相结合的检查技术，将微型高频超声探头安置在内镜顶端或通过内镜的器械通道从内镜顶端穿出，当内镜插入体腔后，在内镜直接观察消化道黏膜病变的同时，可利用内镜下的超声行实时扫描，可以获得胃肠道的层次结构的组织学特征及周围邻近脏器的超声图像，从而进一步提高了内镜和超声的诊断水平。其中，超声探头外径只有几毫米，多阵元的环阵探头需要均匀地分布在半径几毫米的探头外径上，形成环状探头，从而实现360°扫描成像。其中，多阵元的环阵探头所采集超声图像均是由多线收发数据组成的，收发数据的线数会影响超声图像的横向分辨率。
基于此，目前普遍是通过增加环阵换能器的阵元数量来了提高超声图像的横向分辨率。然而，对于超声探头而言，由于其装配空间限制，当阵元数量增加时，会增加探头的制作难度。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统。
为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种基于环阵换能器的超声成像方法，应用于环阵换能器，所述环阵换能器包括N个环形排列的阵元，所述方法具体包括：
将所述N个阵元设定为若干阵元组，其中，若干阵元组中的每个阵元组均包括M个连续阵元；
控制若干阵元组中的至少一个第一阵元组中的各阵元依次进行瞬时发射和延迟发射，除第一阵元组外的各第二阵元组中的各阵元进行瞬时发射，以形成瞬时发射波束和聚焦发射波束；
接收各瞬时发射波束的瞬时回波数据，并接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据；
基于接收到的所有回波数据和所有聚焦回波数据形成超声图像。
可选地，在本申请实施例的一个实现方式中，所述延迟发射的具体过程包括：
获取第一阵元组中的各阵元各自对应的延迟时间组，其中，各阵元各自对应的延迟时间组中的各延迟时间一一对应；
依次控制各阵元按照各自对应的延迟时间组进行延迟发射。
可选地，在本申请实施例的一个实现方式中，所述获取第一阵元组中的各阵元各自对应的延迟时间组具体包括：
获取第一阵元组对应的聚焦发射波束组中的每个聚焦发射波束的聚焦点；
对于聚焦发射波束组中的每个聚焦发射波束，根据所述聚焦发射波束的聚焦点确定第一阵元组中的每个阵元在形成所述聚焦发射波束时的延迟时间，以得到各阵元对应的延迟时间组。
可选地，在本申请实施例的一个实现方式中，所述至少一个第一阵元组包括若干阵元组中的所有阵元组。
可选地，在本申请实施例的一个实现方式中，所述接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据具体包括：
获取聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元各自对应的接收延迟时间；
按照各阵元各自对应的接收延迟时间对各阵元用于形成所述聚焦发射波束所发射的发射波束进行采集以得到各阵元的延迟回波数据；
基于各阵元的延迟回波数据确定所述聚焦发射波束对应的聚焦回波数据。
可选地，在本申请实施例的一个实现方式中，在超声成像中以环阵换能器圆心和焦点所形成的方向为聚焦波束方向，按照聚焦波束方向对每个采样点进行接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据。
可选地，在本申请实施例的一个实现方式中，所述基于各阵元的延迟回波数据确定所述聚焦发射波束对应的聚焦回波数据具体包括：
获取各阵元各自对应的聚焦权重系数，其中，所述聚焦权重系数为根据阵元的声束指向性函数或者窗函数确定的；
基于所述聚焦权重系数对各阵元的延迟回波数据进行加权，以得到所述聚焦发射波束对应的聚焦回波数据。
本申请实施例第二方面提供了一种控制设备，所述控制设备包括：处理器和存储器；
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上任意一项所述的基于环阵换能器的超声成像方法中的步骤。
本申请实施例第三方面提供了一种超声探头系统，所述超声探头系统包括超声探头和如上所述的控制设备，通过所述控制设备对所述超声探头进行控制。
本申请实施例第四方面提供了一种超声内镜，所述超声内镜包括如上所述的超声探头系统和内镜系统。
有益效果：与现有技术相比，本申请实施例提供了一种基于环阵换能器的超声成像方法，所述方法具体包括：将所述N个阵元设定为若干阵元组；控制若干阵元组中的至少一个第一阵元组中的各阵元依次进行瞬时发射和延迟发射，除第一阵元组外的各第二阵元组中的各阵元进行瞬时发射，以形成瞬时发射波束和聚焦发射波束；接收各瞬时发射波束的回波数据及接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据；基于接收到的所有回波数据和所有聚焦回波数据形成超声图像。本申请实施例通过控制至少一个第一阵元组进行延迟发射和接收，可以形成聚焦回波数据，然后通过聚焦回波数据和回波数据共同形成超声图像，这样可以在不增加阵元数量的前提下增加收发数据的线数，可以提高超声图像的横向分辨率，从而可以提高超声图像的图像质量。
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而言，在不付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为本申请提供的基于环阵换能器的超声成像方法的流程图。
图2为聚焦发射波束的示意图。
图3为聚焦点与阵元的位置关系的示意图。
图4为窗函数近似的聚焦权重系数的示意图。
图5为本申请提供的终端设备的结构原理图。
具体实施方式
本申请提供一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统，为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
应理解，本实施例中各步骤的序号和大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
经过研究发现，超声内镜包括超声系统和内镜系统，其中，超声系统中的探头外径只有几毫米，多阵元的环阵探头需要均匀地分布在半径几毫米的探头外径上，形成环状探头，从而实现360°扫描成像。其中，多阵元的环阵探头所采集超声图像均是由多线收发数据组成的，收发数据的线数会影响超声图像的横向分辨率。
基于此，目前普遍是通过增加环阵换能器的阵元数量来提高超声图像的横向分辨率。然而，对于超声探头而言，由于其装配空间限制，当阵元数量增加时，会增加探头的制作难度。
举例说明：假设超声探头为64个超声换能器阵元（以下简称阵元）环形探头，64个阵元被均匀分布在半径2-3mm的外鞘管内径壁上，每个阵元发射和接收以中心点进行计算，那么相邻两阵元的角弧度为0.0982，间距为（假设外鞘管内径为2.5mm）0.2453mm。若只通过64个阵元为中心进行接收成像，那么基于接收到的回波数据形成的超声图像的横向分辨率太差，若通过增加阵元数量来提高超声图像的横向分辨率，那么就会使得相邻两阵元的角弧度和间距更小，这样势必会增加小探头的制备难度。
为了解决上述问题，在本申请实施例中，将所述N个阵元设定为若干阵元组；控制若干阵元组中的至少一个第一阵元组中的各阵元依次进行瞬时发射和延迟发射，除第一阵元组外的各第二阵元组中的各阵元进行瞬时发射，以形成瞬时发射波束和聚焦发射波束；接收各瞬时发射波束的回波数据及接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据；基于接收到的所有回波数据和所有聚焦回波数据形成超声图像。本申请实施例通过控制至少一个第一阵元组进行延迟发射和接收，可以形成聚焦回波数据，然后通过聚焦回波数据和回波数据共同形成超声图像，这样可以在不增加阵元数量的前提下增加收发数据的线数，可以提高超声图像的横向分辨率，从而可以提高超声图像的图像质量。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对申请内容作进一步说明。
本实施例提供了一种基于环阵换能器的超声成像方法，所述的超声成像方法应用于环阵换能器，所述环阵换能器包括N个环形排列的阵元。在本申请实施例中，环阵换能器应用于超声探头，环阵换能器的阵元数量可以为32，64等。
如图1所示，本申请实施例提供的基于环阵换能器的超声成像方法具体包括：
S10、将所述N个阵元设定为若干阵元组。
具体地，若干阵元组中的每个阵元组均包括M个连续阵元，其中，连续阵元指的是按照阵元装配位置相邻的阵元。例如，N为64，即环阵换能器包括64个阵元，64个阵元按照装配位置关系依次记为阵元1，阵元2，阵元3，...，阵元64，那么阵元1和阵元2为2个连续阵元，阵元1、阵元2和阵元3为3个连续阵元。
M为小于或者等于N的正整数，M可以为预先设置的，也可以是根据N确定的。其中，当M为预先设置的，M可以设置为2-N中的任意正整数，例如，N=64，M可以为2，6，64等；当M根据N确定时，可以直接设定M和N的比例关系，然后根据比例关系确定M，例如，M：N=1:10，或者，M：N=1:8等，或者是，根据N的数量大小，在预先的M和N的对应关系中选取M，例如，当N小于或者等于6时，M：N=1:3，当N大于6时，M=6等。此外，值得说明的是，当根据比例关系计算得到M不为正整数时，可以通过向上取整的方式来确定M。此外，若干阵元组的设定方式可以根据组合顺序扫描过程确定，若干阵元组包括N个阵元所形成的组合顺序扫描中的每一扫描组，例如，N=64，M=6，按照装配顺序依次记为1，2，...，64，那么6个阵元组合工作，次序为1-6，2-7，3-8，4-9，...，相应的，若干阵元组包括（1，2，3，4，5，6），（2，3，4，5，6，7），（3，4，5，6，7，8），（4，5，6，7，8，9），....。
S20、控制若干阵元组中的至少一个第一阵元组中的各阵元依次进行瞬时发射和延迟发射，除第一阵元组外的各第二阵元组中的各阵元进行瞬时发射，以形成瞬时发射波束和聚焦发射波束。
具体地，若干阵元组中的每个阵元组均为第一阵元组，或者是，若干阵元组中的部分阵元组为第一阵元组。也就是说，至少一个第一阵元组的第一总数量a小于或者等于若干阵元组的总数量b。其中，当第一总数量a小于总数量b时，可以在若干阵元组中随机选取a个阵元组，也可以是按照固定间隔在若干阵元组中选取a个阵元组等。其中，当第一总数量a小于总数量b时，若干阵元组中的部分阵元组为第一阵元组，用于进行瞬时发射和延迟发射，其余阵元组为第二阵元组，仅用于进行瞬时发射；当第一总数量a等于总数量b时，若干阵元组中的所有阵元组均用于进行瞬时发射和延迟发射。在本申请实施例的一个典型实现方式中，第一总数量a=总数量b，即所有第一阵元组均用于进行瞬时发射和延迟发射。
本申请实施例通过控制所有阵元组进行延迟发射，可以形成以聚焦点为半径的发射聚焦声场，并且可以控制不同阵元的延迟时间，可以形成一定间隔的发射聚焦圆环，从而可以提高发射声场的密度。特别是，控制所有阵元组都进行延迟发射，可以进一步提高发射声场的密度，同时还可以提高发射声场的均匀性。
瞬时发射指的是在接收到发射指令时立即进行发射，延迟发射指的是在接收到发射指令时延迟设置的延迟时间再进行发射。也就是说，用于进行瞬时发射和延迟发射的第一阵元组，在一个超声图像的生成过程中，会进行至少2次发射，其中，至少2次发射中仅存在1次进行瞬时发射，其余发射均为延迟发射。例如，第一阵元组进行8次发射，那么第一阵元组进行1次瞬时发射，进行7次延迟发射。此外，值得说明的是，对于每次延迟发射，第一阵元组中的各阵元发射的波束会在该次发射对应的焦点处形成一个聚焦发射波束。
举例说明，假设N=64，M=2，发射为单点聚合，每个第一阵元组进行7次延迟发射，那么如图2所示，在相邻两个阵元之间会再生成7个聚焦波束，64个阵元会形成512条波束，这相对于64阵元所形成的64条波束而言，提升了波束数量，从而可以提高超声图像的横向分辨率。
在本申请实施例的一个实现方式中，所述延迟发射的具体过程包括：
S21、获取第一阵元组中的各阵元各自对应的延迟时间组。
S22、依次控制各阵元按照各自对应的延迟时间组进行延迟发射。
具体地，各阵元各自对应的延迟时间组所包括的延迟时间的数量相同，并且各阵元各自对应的延迟时间组中的各延迟时间一一对应，其中，各延迟时间组中相对的延迟时间形成一个延迟时间集，该延迟时间集对应一个聚合发射波束，当各阵元组同步接收到发射指令后，各阵元组分别按照各自在各延迟时间集中的延迟时间进行延迟发射，那么各阵元延迟发射的延迟波束会形成该延迟时间集对应聚合发射波束。可以理解的是，延迟时间组中的延迟时间可以是按照发射先后顺序进行排序，各阵元的延迟时间组中顺序号相同的延迟时间相对应，在阵元进行延迟发射时，阵元在每次接收到发射信号时，会按照顺序从延迟时间组中选取延迟时间来进行延迟发射，以使得各阵元每次进行延迟发射时所采用的延迟时间相当对应。
举例说明：假设第一阵元组包括两个相邻阵元，分别阵元1和阵元2，阵元1对应的延迟时间组包括7个延迟时间，按照发射顺序依次记为延迟时间11，延迟时间12，延迟时间13，...，延迟时间17，阵元2对应的延迟时间组包括7个延迟时间，按照发射顺序依次记为延迟时间21，延迟时间22，延迟时间23，...，延迟时间27，其中，延迟时间11和延迟时间21对应，延迟时间12和延迟时间22对应，...，延迟时间17和延迟时间27对应。那么，延迟时间11和延迟时间21形成一个延迟时间集1，延迟时间12和延迟时间22形成一个延迟时间集2，...，延迟时间17和延迟时间27形成一延迟时间集7，当阵元1和阵元2接收到发射指令时，阵元1按照延迟时间集1中的延迟时间11延迟发射，阵元2按照延迟时间集1中的延迟时间21延迟发射，那么阵元1发射的波束和阵元2发射的波束会形成一个聚焦发射波束1，依此类推，当阵元1和阵元2接收到发射指令时，阵元1按照延迟时间集7中的延迟时间17延迟发射，阵元2按照延迟时间集7中的延迟时间27延迟发射，那么阵元1发射的波束和阵元2发射的波束会形成一个聚焦发射波束7。
在本申请实施例中，在本申请实施例的一个实现方式中，所述获取第一阵元组中的各阵元各自对应的延迟时间组具体包括：
S211、获取第一阵元组对应的聚焦发射波束组中的每个聚焦发射波束的聚焦点；
S212、对于聚焦发射波束组中的每个聚焦发射波束，根据所述聚焦发射波束的聚焦点确定第一阵元组中的每个阵元在形成所述聚焦发射波束时的延迟时间，以得到各阵元对应的延迟时间组。
具体地，聚焦发射波束组包括至少一个聚焦发射波束，聚焦发射波束组中每个聚焦发射波束均是通过第一阵元组进行延迟发射所形成的，其中，聚焦发射波束组中的每个聚焦发射波束对应一次延迟发射。聚焦发射波束组中的每个聚焦发射波束均对应有一个聚焦点，聚焦点为第一阵元组中的各阵元延迟发射的延迟发射波束的焦点，其中，聚焦发射波束组中所有的聚焦发射波束的聚焦点均位于以环阵换能器的中心为圆心的聚焦圆上，并且每个聚焦发射波束的聚焦点均位于第一阵元组中位于最前的阵元的平面法线与聚焦圆的第一交点和位于最后的阵元的平面法线与聚焦圆的第二交点之间。此外，聚焦发射波束组中所有的聚焦发射波束的聚焦点均为预先设置的，也可以是根据第一阵元组中位于最前的阵元的平面法线与聚焦圆的第一交点、位于最后的阵元的平面法线与聚焦圆的第二交点以及聚焦发射波束组中的聚焦发射波束数量确定，例如，根据聚焦发射波束数量在第一交点和第二交点之间均匀插入聚焦发射波束数量个点，每个点作为一个聚焦点，以使得聚焦点均匀分布于第一交点和第二交点之间，以提高采集得到的超声图像的均匀性。
进一步，在获取到聚焦点后，可以根据聚焦点和各阵元间的距离来计算各阵元所需的传播延时，其中，传播延时的计算公式为：
，
其中，表示延迟时间，/>表示超声波在介质中的声速，/>表示阵元到聚焦点的距离。
在获取到各阵元所需的传播延时后，可以以传播延时最长的阵元的传播延时为基础时间，然后分别计算其他各阵元的传播延时与该基础时间的时间差，并将该时间差作为该各阵元的延迟时间。也就是说，传播延时最长的阵元的延迟时间为0，其余阵元的延迟时间为其他阵元的传播延时与传播延时最长的阵元的传播延时的时间差，这可以尽量减少延迟发射所需要的发射时长，从而可以提高超声图像的采集效率。当然，在实际应用中，还可以采用其他方式确定各阵元的延迟时间，例如，将传播延时最长的阵元对应的延迟时间设置为默认延迟时间，然后将其他阵元的传播数据与传播延时最长的阵元的传播数据的时间差和默认延迟时间的和作为其他阵元的延迟时间等。
在本申请实施例中，将传播延时最长的阵元的延迟时间设置为0，其余阵元的延迟时间设置为其他阵元的传播延时与传播延时最长的阵元的传播延时的时间差。例如，以相邻两阵元为例，发射为单点聚焦，聚焦点到阵元1的距离为，聚焦点到阵元2的距离/>，，那边阵元1到聚焦点的传播延时/>，阵元2到聚焦点的传播延时，阵元1和阵元2的传播延时差/>。那么阵元1发射比阵元2提前/>时间，即阵元2的延迟时间为/>，以使得阵元1和阵元2在聚焦点F处形成发射聚焦。
S30、接收各瞬时发射波束的瞬时回波数据，并接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据。
具体地，在接收时，每个阵元组中的各阵元同时接收数据，对于瞬时发射波束可以直接形成回波数据。对于聚焦发射波束，将聚焦发射波束的声束方向上的所有采样点作为焦点，并根据各焦点对应的传播延时来对各阵元接收到的回波数据进行选取以及叠加，以形成聚焦回波数据。
在本实施例的一个实现方式中，所述接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据具体包括：
S31、获取聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元各自对应的接收延迟时间；
S32、按照各阵元各自对应的接收延迟时间对各阵元用于形成所述聚焦发射波束所发射的发射波束进行采集，以得到各阵元的延迟回波数据；
S33、基于各阵元的延迟回波数据确定所述聚焦发射波束对应的聚焦回波数据。
具体地，接收延迟时间用于对所述阵元接收到的回波信号进行延时补偿的时间，其中，接收延迟时间为聚焦发射波束到各阵元的传播延时。发射波束从阵元发射通过组织反射形成反射波的过程包括两个传播过程，一个是从阵元到聚焦点的传输过程，一个是从聚焦点反射至阵元的过程。因此，接收延迟时间为阵元到聚焦点的传播延时的两倍。例如，以焦点F为例，焦点F到阵元1的传播延时，到阵元2的传播延时/>，那么如图3所示，阵元1的接收延迟时间/>，阵元2的接收延迟时间。
此外，在本申请实施例中，在进行超声采集时，会对不同深度进行采样，由此，本申请实施例中对每个采样点进行单独聚焦接收，也就是说，在接收过程中，将聚焦发射波束的声束方向上的所有采样点作为焦点，计算各阵元对应的传播延时，然后根据传播延时来计算接收延迟时间，按照各阵元各自对应的接收延迟时间在各阵元接收到的回波数据中选取目标回波数据，并将选取到的目标回波数据进行叠加，以得到每个采集点对应的回波数据，其中，聚焦波束方向为从环阵换能器圆心和焦点的连线方向。本申请实施例根据不同方向的发射聚焦声束，对不同深度不同阵元接收的数据进行延迟叠加形成接收逐点聚焦，即将每个采样点作为一个（即将每个采样点作为一个焦点），可以提高图像质量。
进一步，在基于各阵元接收到的回波数据选取到延迟回波数据后，将各延迟回波数据进行叠加以得到聚焦回波数据，其中，在将各延迟回波数据进行叠加时，可以直接将各延迟回波数据的均值作为聚焦回波数据。例如，以焦点F为例，焦点F到阵元1的传播延时，到阵元2的传播延时/>，那么如图3所示，阵元1接收到的延迟回波数据为接收延迟时间/>的回波，记为/>，阵元2接收到的延迟回波数据为接收延迟时间/>的回波，记为/>，那么焦点F的聚焦回波数据可以为。
然后，在实际应用中，直接将延迟回波数据的均值作为聚焦回波数据可能会存在伪像的情况。因此，本申请实施例中，在接收到延迟回波数据时，通过将各延迟回波数据进行加权来减少该情况。相应的，所述基于各阵元的延迟回波数据确定所述聚焦发射波束对应的聚焦回波数据具体包括：
获取各阵元各自对应的聚焦权重系数，其中，所述聚焦权重系数为根据阵元的声束指向性函数或者窗函数确定的；
基于所述聚焦权重系数对各阵元的延迟回波数据进行加权，以得到所述聚焦发射波束对应的聚焦回波数据。
具体地，所述聚焦权重系数为根据阵元的声束指向性函数或者窗函数确定的，其中，在根据声束指向性函数或者窗函数确定的确定聚焦权重系数时，可以根据声束指向性函数来提取聚焦权重系数，或者是，通过窗函数来近似聚焦权重系数，例如，如图4所示，窗函数采用汉宁窗口函数，然后在汉宁窗系数中选取各阵元对应的聚焦权重系数。其中，阵元的声束指向性函数的计算公式可以为：
，
其中，表示声束指向性函数，/>表示第一类第一阶贝塞尔函数，/>表示阵元半径，/>表示扩散角，/>，/>为波长。
此外，根据声束指向性函数来提取聚焦权重系数或者通过窗函数来近似聚焦权重系数的过程还可以采用其他方式，这里就不一一说明。
进一步，在获取到各阵元各自对应的聚焦权重系数后，通过各阵元各自对应的聚焦权重系数对各阵元接收到的回波延迟数据进行加权，其中，加权过程可以表示为：
，
其中，表示/>个采样点的聚焦回波数据，/>表示阵元序号，/>表示采样点，/>表示第/>个阵元的聚焦权重系数，/>表示第/>个阵元接收到的延迟回波数据。
本申请实施例通过采用声束指向性函数或者窗函数可精确地确定聚焦权重系数，然后通过聚焦权重系数对延迟回波数据进行加权，这可以有效降低旁瓣以抑制伪像。
S40、基于接收到的所有回波数据和所有聚焦回波数据形成超声图像。
具体地，在获取到所有回波数据和所有聚焦回波数据后，将接收到的所有回波数据和所有聚焦回波数据作为生成超声图像的回波，然后基于该回波生成超声图像。
综上所述，本实施例提供了一种基于环阵换能器的超声成像方法，将所述N个阵元设定为若干阵元组，控制若干阵元组中的至少一个第一阵元组中的各阵元依次进行瞬时发射和延迟发射，除第一阵元组外的各第二阵元组中的各阵元进行瞬时发射，以形成瞬时发射波束和聚焦发射波束；接收各瞬时发射波束的瞬时回波数据，并接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据；基于接收到的所有回波数据和所有聚焦回波数据形成超声图像。本申请实施例在阵元数据有限的情况下，通过延迟发射和接收来形成若干聚焦回波数据，然后通过回波数据和聚焦回波数据共同生成超声数据，这样可以在不增加环阵换能器制作工艺的复杂度的情况，提高了超声图像的分辨率，从而可以提高采集到的超声图像的图像质量。
基于上述基于环阵换能器的超声成像方法，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述实施例所述的基于环阵换能器的超声成像方法中的步骤。
基于上述基于环阵换能器的超声成像方法，本申请还提供了一种控制设备，如图5所示，其包括至少一个处理器（processor）20；显示屏21；以及存储器（memory）22，还可以包括通信接口（Communications Interface）23和总线24。其中，处理器20、显示屏21、存储器22和通信接口23可以通过总线24完成相互间的通信。显示屏21设置为显示初始设置模式中预设的用户引导界面。通信接口23可以传输信息。处理器20可以调用存储器22中的逻辑指令，以执行上述实施例中的方法。
此外，上述的存储器22中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
存储器22作为一种计算机可读存储介质，可设置为存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令或模块。处理器20通过运行存储在存储器22中的软件程序、指令或模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的方法。
存储器22可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。例如，U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
基于上述基于环阵换能器的超声成像方法，本申请还提供了一种超声探头系统，所述超声探头系统包括超声探头和如上所述的控制设备，通过所述控制设备对所述超声探头进行控制。
基于上述基于环阵换能器的超声成像方法，所述超声内镜包括如上所述的超声探头系统和内镜系统。
此外，上述存储介质以及终端设备中的多条指令处理器加载并执行的具体过程在上述方法中已经详细说明，在这里就不再一一陈述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于环阵换能器的超声成像方法，其特征在于，应用于环阵换能器，所述环阵换能器包括N个环形排列的阵元，所述方法具体包括：
将所述N个阵元设定为若干阵元组，其中，若干阵元组中的每个阵元组均包括M个连续阵元；
控制若干阵元组中的至少一个第一阵元组中的各阵元依次进行瞬时发射和延迟发射，除第一阵元组外的各第二阵元组中的各阵元进行瞬时发射，以形成瞬时发射波束和聚焦发射波束；
接收各瞬时发射波束的瞬时回波数据，并接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据；
基于接收到的所有回波数据和所有聚焦回波数据形成超声图像。
2.根据权利要求1所述基于环阵换能器的超声成像方法，其特征在于，所述延迟发射的具体过程包括：
获取第一阵元组中的各阵元各自对应的延迟时间组，其中，各阵元各自对应的延迟时间组中的各延迟时间一一对应；
依次控制各阵元按照各自对应的延迟时间组进行延迟发射。
3.根据权利要求2所述的基于环阵换能器的超声成像方法，其特征在于，所述获取第一阵元组中的各阵元各自对应的延迟时间组具体包括：
获取第一阵元组对应的聚焦发射波束组中的每个聚焦发射波束的聚焦点；
对于聚焦发射波束组中的每个聚焦发射波束，根据所述聚焦发射波束的聚焦点确定第一阵元组中的每个阵元在形成所述聚焦发射波束时的延迟时间，以得到各阵元对应的延迟时间组。
4.根据权利要求1所述的基于环阵换能器的超声成像方法，其特征在于，所述至少一个第一阵元组包括若干阵元组中的所有阵元组。
5.根据权利要求1所述的基于环阵换能器的超声成像方法，其特征在于，所述接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据具体包括：
获取聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元各自对应的接收延迟时间；
按照各阵元各自对应的接收延迟时间对各阵元用于形成所述聚焦发射波束所发射的发射波束进行采集以得到各阵元的延迟回波数据；
基于各阵元的延迟回波数据确定所述聚焦发射波束对应的聚焦回波数据。
6.根据权利要求5所述的基于环阵换能器的超声成像方法，其特征在于，在超声成像中以环阵换能器圆心和焦点所形成的方向为聚焦波束方向，按照聚焦波束方向对每个采样点进行接收各聚焦发射波束对应的第一阵元组中的各阵元的延迟回波数据以得到各聚焦发射波束的聚焦回波数据。
7.根据权利要求6所述的基于环阵换能器的超声成像方法，其特征在于，所述基于各阵元的延迟回波数据确定所述聚焦发射波束对应的聚焦回波数据具体包括：
获取各阵元各自对应的聚焦权重系数，其中，所述聚焦权重系数为根据阵元的声束指向性函数或者窗函数确定的；
基于所述聚焦权重系数对各阵元的延迟回波数据进行加权，以得到所述聚焦发射波束对应的聚焦回波数据。
8.一种控制设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-7任意一项所述的基于环阵换能器的超声成像方法中的步骤。
9.一种超声探头系统，其特征在于，所述超声探头系统包括超声探头和如权利要求8所述的控制设备，通过所述控制设备对所述超声探头进行控制。
10.一种超声内镜，其特征在于，所述超声内镜包括如权利要求9所述的超声探头系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311688371.9A CN117379093B (zh) | 2023-12-11 | 2023-12-11 | 一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311688371.9A CN117379093B (zh) | 2023-12-11 | 2023-12-11 | 一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117379093A true CN117379093A (zh) | 2024-01-12 |
| CN117379093B CN117379093B (zh) | 2024-03-15 |
Family
ID=89463501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311688371.9A Active CN117379093B (zh) | 2023-12-11 | 2023-12-11 | 一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117379093B (zh) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101190133A (zh) * | 2006-11-28 | 2008-06-04 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 超声波诊断系统中宽波束的发射方法和装置 |
| CN105073016A (zh) * | 2013-03-04 | 2015-11-18 | 森尼布鲁克健康科学中心 | 用于测量与校正由像差介质引起的超声相位畸变的系统与方法 |
| CN106061398A (zh) * | 2015-01-30 | 2016-10-26 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 超声成像方法和系统 |
| CN111134719A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-12 | 西安交通大学 | 一种聚焦超声辐照相变纳米液滴的主被动超声复合成像方法及系统 |
| CN111631750A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-08 | 武汉中旗生物医疗电子有限公司 | 一种基于间隔相控阵阵元的超声扫描方法、装置及系统 |
| CN111728642A (zh) * | 2017-06-06 | 2020-10-02 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 一种在超声扫描中成像的方法、装置及系统 |
| CN112315500A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-05 | 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 | 一种超声图像生成方法、装置、超声诊断设备及存储介质 |
| CN112450882A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-09 | 深圳先进技术研究院 | 超声探头、内窥镜、内窥成像系统以及内窥成像方法 |
| CN114081526A (zh) * | 2020-11-18 | 2022-02-25 | 武汉联影医疗科技有限公司 | 超声成像方法、装置、系统和存储介质 |
| WO2022104677A1 (zh) * | 2020-11-20 | 2022-05-27 | 深圳先进技术研究院 | 一种基于行列寻址环形超声换能器的成像方法及装置 |
| WO2022147689A1 (zh) * | 2021-01-06 | 2022-07-14 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 弹性测量方法、装置和存储介质 |
| CN115444450A (zh) * | 2021-06-08 | 2022-12-09 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 一种超声成像设备、超声成像方法和剪切波的检测方法 |
| CN115518860A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-27 | 飞依诺科技股份有限公司 | 一种阵列换能器的激励方法、设备及存储介质 |
| CN115990039A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-04-21 | 深圳心寰科技有限公司 | 多波束聚焦发射的超声成像方法、装置、设备和介质 |
| CN116098654A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-05-12 | 中北大学 | 一种基于环形阵列的超声ct相控方法 |
-
2023
- 2023-12-11 CN CN202311688371.9A patent/CN117379093B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101190133A (zh) * | 2006-11-28 | 2008-06-04 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 超声波诊断系统中宽波束的发射方法和装置 |
| CN105073016A (zh) * | 2013-03-04 | 2015-11-18 | 森尼布鲁克健康科学中心 | 用于测量与校正由像差介质引起的超声相位畸变的系统与方法 |
| CN106061398A (zh) * | 2015-01-30 | 2016-10-26 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 超声成像方法和系统 |
| CN111728642A (zh) * | 2017-06-06 | 2020-10-02 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 一种在超声扫描中成像的方法、装置及系统 |
| CN111134719A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-12 | 西安交通大学 | 一种聚焦超声辐照相变纳米液滴的主被动超声复合成像方法及系统 |
| CN111631750A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-08 | 武汉中旗生物医疗电子有限公司 | 一种基于间隔相控阵阵元的超声扫描方法、装置及系统 |
| CN114081526A (zh) * | 2020-11-18 | 2022-02-25 | 武汉联影医疗科技有限公司 | 超声成像方法、装置、系统和存储介质 |
| CN112315500A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-05 | 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 | 一种超声图像生成方法、装置、超声诊断设备及存储介质 |
| CN112450882A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-09 | 深圳先进技术研究院 | 超声探头、内窥镜、内窥成像系统以及内窥成像方法 |
| WO2022104677A1 (zh) * | 2020-11-20 | 2022-05-27 | 深圳先进技术研究院 | 一种基于行列寻址环形超声换能器的成像方法及装置 |
| WO2022147689A1 (zh) * | 2021-01-06 | 2022-07-14 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 弹性测量方法、装置和存储介质 |
| CN115444450A (zh) * | 2021-06-08 | 2022-12-09 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 一种超声成像设备、超声成像方法和剪切波的检测方法 |
| CN115518860A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-27 | 飞依诺科技股份有限公司 | 一种阵列换能器的激励方法、设备及存储介质 |
| CN115990039A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-04-21 | 深圳心寰科技有限公司 | 多波束聚焦发射的超声成像方法、装置、设备和介质 |
| CN116098654A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-05-12 | 中北大学 | 一种基于环形阵列的超声ct相控方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117379093B (zh) | 2024-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4585326B2 (ja) | 超音波撮像装置及び超音波撮像方法 | |
| JP4864547B2 (ja) | 超音波診断装置およびその制御処理プログラム | |
| EP3581961A1 (en) | Method and apparatus for ultrasound imaging with improved beamforming | |
| JP6018086B2 (ja) | 画像取得率最適化による撮像装置 | |
| US8382669B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic diagnostic apparatus control method | |
| JP2008536638A (ja) | 医療用超音波撮像のための、多重変換器構造 | |
| JP4643591B2 (ja) | 超音波撮像装置 | |
| US20200367862A1 (en) | Ultrasound diagnostic device and ultrasound diagnostic device control method | |
| US20170042506A1 (en) | Ultrasound scanning capsule endoscope | |
| CN106031644A (zh) | 一种超声检测方法及主控制器 | |
| US8348848B1 (en) | Methods and apparatus for ultrasound imaging | |
| WO2018195824A1 (zh) | 超声成像设备、超声图像增强方法及引导穿刺显示方法 | |
| JP2009061086A (ja) | 超音波診断装置、並びに、画像処理方法及びプログラム | |
| KR102452220B1 (ko) | 이미징 방법, 상기 방법을 구현하는 기기, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독가능 저장매체 | |
| CN117379093B (zh) | 一种基于环阵换能器的超声成像方法及超声探头系统 | |
| US20180042576A1 (en) | Acoustic wave image generating apparatus and method | |
| JP2007007409A (ja) | 超音波映像を形成するための方法及び超音波診断システム | |
| JP2006167100A (ja) | 超音波診断装置 | |
| CN112998745A (zh) | 一种用于超声成像的发射波束形成方法、系统及诊断设备 | |
| JP2009297346A (ja) | 超音波観測装置、超音波内視鏡装置、画像処理方法及び画像処理プログラム | |
| WO2018195873A1 (zh) | 一种超声连续波多普勒成像方法及装置、存储介质 | |
| JP4838449B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2008284211A (ja) | 超音波診断装置、及び超音波画像取得プログラム | |
| JPWO2007039972A1 (ja) | 超音波診断装置 | |
| US11284865B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and method for controlling pulse repetition frequency |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |